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AnfahrkunDlung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Anfahrkupplung
für Kraftfahrzeuge. Es ist bekannt, eine solche Kupplung fliehkraftabhängig auszubilden
derart, daß die Kupplung durch Fliehgewichte geschaltet wird, die bei einer bestimmten
Drehzahl ansprechen. Es ist auch schon eine Fliehkraftkupplung vorgeschlagen worden,
die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl selbsttätig arbeitet und unabhängig von
der Motordrehzahl durch Fuß- oder Hilfskraft ausrückbar ist und bei der zwischen
Motor- und Getriebewelle ein Gesperre angeordnet ist, das bei niedrigen Drehzahlen
die Fliehkraftkupplung überbrückt, wobei nach diesem älteren Vorschlag das Gesperre
zwangläufig unwirksam gemacht wird, sobald die Fliehkraftkupplung durch die Fuß-
oder Hilfskraft ausgekuppelt wird.
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Bei einer bekannten Reibungskupplung mit Synchronisierungsvorrichtung
sind zur Verineidung eines zu schnellen und harten Eingreifens der Kupplung außer
den eigentlichen schraubenförmigen Kupplungsdruckfedem zusätzliche Schraubenfedern
vorgesehen, welche abhängig von der Stellung der Fliehgewichte und damit der Einrücklage
der Druckplatte auf diese vor dem Einrücken eine zusätzliche Federkraft ausüben,
die der Kraft der Kupplungsdruckfedern entgegenwirkt und so ein weiches Einkuppeln
ermöglicht.
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Derartige Kupplungen sind auch schon mit formschlüssig wirkenden Gesperren,
sogenannten überholkupplungen, ausgerüstet: worden, die bei stillstehendem Fahrzeug
oder bei niedriger Drehzahl bei Talfahrt den Motor und das Getriebe forinschlüssig
miteinander verbinden und diese Verbindung erst freigeben, wenn der Motor schneller
umläuft als die Abtriebswelle. Bei den bekannten Kupplungen ist auch schon zwecks
Sicherung der beiden starr miteinander gekuppelten Teile gegen Stöße eine kraftschlüssige
Verbindung vorgeschlagen worden, die beispielsweise in der Kupplung selbst zwischen
der Druckplatte und der Abtriebsnabe untergebracht sein kann. Da zwischen diesen
beiden Teilen wenio, konstruktiver Raum zur Verfügung steht, ist es schwierig, die
für eine ausreichende Stoßdämpfung notwendige Reibungsfläche unterzubringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Fliehkraftkupplung
als Reibungsfläche für die Hilfskupplung den großen Umfang der Druckplatte auszunutzen,
so daß bei kleinstem Platzbedarf eine ausreichende Reibungsfläche zur Verfügung
steht. Die Ausbildung der Hilfskupplung soll außerdem konstruktiv sehr einfach sein
und vor allem in axialer Richtung keinen zusätzlichen konstruktiven Raum erfordern.
Es wird daher angestrebt, daß sich die Reibungsglieder unmittelbar in der Ebene
der Druckplatte der Hauptkupplung unterbringen lassen.
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Demnach ist Ausgangspunkt für die Erfindung eine an sich bekannte
Anfahrkupplung für Kraftfahrzeuge mit einer die antreibende Welle und die getriebene
Welle kraftschlüssig verbindenden Hauptkupplung, deren Druckplatte durch Fliehgewichte
betätigt wird, und bei welcher Antriebswelle und Abtriebswelle bei vorlaufender
Abtriebswelle durch einen Freilauf miteinander verbunden sind und zwischen Hauptkupplung
und Freilauf eine kraftschlüssig wirkende, willkürlich schaltbare Hilfskupplung
vorgesehen ist.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe bei einer derartigen Fliehkraftkupplung
erfindungsgemäß dadurch, daß an der Druckplatte der Hauptkupplung und koaxial zu
ihr die Ililfskupplung, eine Anpreßtellerfeder sowie eine dieser entgegenwirkende
Lüftungstellerfeder abgestützt sind, die zwischen der Grundplatte der Hauptkupplung
und einem mit den Fliehgewichten verbundenen Deckel liegt, wobei der Tellerfeder
der Hilfskupplung sowie der Lüftungsfeder ein gemeinsames Ausrücklager zugeordnet
ist. Die Druckplatte ist somit bei der erfindungsgemäßen Anordnung in axialer Richtung
wie üblich federnd eingespannt, wobei das System drehzahlabhängig in Eingriff gebracht
werden kann.
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Zweckmäßig ist die den von den Fliehgewichten herrührenden Anpreßdruck
übertragende Tellerfeder in bekannter Weise als Ringtellerfeder ausgebildet, während
die den Ausrückdruck ausübende Tellerfeder
als an sich bekannte
Zungentellerfeder ausgebildet ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind
die Mitnehmerscheibe der Hilfskupplung und deren Druckplatte in einer Ausnehmung
der Druckplatte der Hauptkupplung gelagert, wobei die an der Stirnfläche der Druckplatte
der Hauptkupplung befestigte Druckplatte mit Deckel der Hilfskupplung den vorderen
Abschluß der Ausnehmung in der Hauptkupplungsdruckplatte bilden. Hierdurch ist eine
besonders einfache, wenig Bauteile aufweisende Anordnung geschaffen, welche in axialer
Richtung keinen zusätzlichen Raum beansprucht.
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Die Anpreßkraft der Fliehgewichte und damit der Druckplatte, der die
Spannung der Lüftungstellerfeder entgegensteht, kann durch eine zusätzliche Fremdkraft,
beispielsweise durch den Pedaldruck des Kupplungspedals, die gegen die Zungen der
Tellerfeder wirkt, überwunden werden, wobei diese Fremdkraft dauernd unterstützt
wird durch die Spannung der Lüftungstellerfeder, durch die die Fremdkraft entsprechend
kleiner gehalten werden kann.
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Konstruktiv einfach und funktionssicher wird die erfindungsgemäße
Anordnung, wenn nach einem weiteren Merkmal die Anpreßtellerfeder mit ihrem inneren
Rand zentriert auf Nocken der Druckplatte der Hauptkupplung sowie auf Haltewinkeln
des Deckels der Hauptkupplung sitzt. Die Nocken der Druckplatte der Hauptkupplung
ragen durch fensterartige Ausnehmungen der Druckplatte hindurch und zentrieren die
Druckplatte in ihrer Lage, während der Außenrand der Anpreßtellerfeder der Hauptkupplung
an dem mit einem Widerlager versehenen Deckel anliegt. Der innere Rand dieses Deckels
kann in Richtung auf die Lüftungstellerfeder axial gegen den Auflagering der Grundplatte
der Hauptkupplung zu umgebogen sein.
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Die Fliehgewichte, welche vorzugsweise kniehebelförmig ausgebildet
sind, befinden sich in Ausnehmungen der Schwungscheibe, wobei ihnen ein ringförmiger
Ansatz der Schwungscheibe als Begrenzung zugeordnet ist. Sie sind ferner mit ihrem
nasenförinigen Ende in Rahmenbügel eingehängt, die auf der anderen Seite an Tragannen
des dauernd unter Anpreßdruck der Tellerfeder stehenden Deckels anliegen. Die Lüftungstellerfeder
der Hauptkupplung, die zwischen der Grundplatte und dem Sprengring der Druckplatte
gelagert ist, wirkt als Gegenkraft gegen die durch die sich nach außen bewegenden
Fliehgewichte erzeugten Fliehkraft, wobei jene Gegenkraft erst nach überschreiten
der Leerlaufdrehzahl überwunden wird. Die bei der erfindungsgemäßen Kupplung vorgesehene
Hilfskupplung ist vorteilhaft so wie die Hauptkupplung aufgebaut, dient aber im
vorliegenden Fall beim Schaltvorgang zum Ausschalten des Freilaufs.
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Die Hilfskupplung dient gleichzeitig als Überlastschutz und weist
in an sich bekannter Weise eine Grundplatte mit Deckel auf, welche erfindungsgemäß
an der Druckplatte der Hauptkupplung befestigt sind. Darüber hinaus ist eine im
Durchmesser kleinere Tellerfeder vorhanden, die in der Druckplatte der Hilfskupplung
zentriert ist. Haupt- und Hilfskupplung werden bei Betätigung des Kupplungsfußpedals
durch entsprechende, erfindungsgemäße Ausbildung der Anschläge am Drucklager für
die jeweilige Tellerfeder wirkungsmäßig so aufeinander abgestimmt, daß beim Herunterdrücken
des Fußpedals zuerst die Hilfskupplung und dann erst die Hauptkupplung ausgerückt
und so der Kraftschluß zwischen Getriebewellenstummel, Nabe, Mitnehmerscheibe und
Druckplatte als Teile der Hauptkupplung einerseits und der Druckplatte der Hilfskupplung
andererseits derart gelöst wird, daß der Freilauf der Hauptkupplung beim Schalten
außer Betrieb gesetzt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung
ist eine gewisse Selbstregulierung, die sich bei ungenauer Einstellung der Lüftungstellerfeder
der Hauptkupplung und der Tellerfeder der Hilfskupplung gegeneinander als mehr oder
weniger großer Verschleiß in den Reibbelägen auswirkt.
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Für automatische und halbautomatische Kupplungen besteht bekanntlich
die Forderung, die Auskuppeldrehzahl so niedrig wie möglich, mindestens jedoch niedriger
als die Einkuppeldrehzahl zu halten (Hysterese). Diese Forderung zu befriedigen,
ist ebenfalls Aufgabe der Lüftungstellerfeder. Sie wird dadurch erfüllt, daß die
Hysterese der Tellerfeder durch deren innewohnende Dämpfung beim Rückgang der Federn
einen niedrigeren, über einen sehr großen Drehzahlbereich annähernd konstanten Kraftbedarf
ermöglicht. Durch diese Hysterese bleibt die annähernd gleiche Spannung der Tellerfeder
nahe bis an die Ausgangsdrehzahl erhalten, was erwünscht ist.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Anlaufkupplung
in Arbeitsstellung nach Linie IJ der F i g. 3;
F i g. 2 ist der gleiche
Schnitt, jedoch in entlüfteter Stellung der Hauptkupplung; F i g. 3 ist eine
Teilansicht auf die Kupplung in Richtung des Pfeiles A in F i g. 1.
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Die mit der Kurbelwelle 1 in üblicher Weise verbundene Schwungscheibe
2 trägt eine Grundplatte 3,
die auf die Schwungscheibe 2 fest aufgeschraubt
ist. In der Grundplatte 3 sind fensterartige öffnungen 4, durch welche diesen
Fenstern angepaßte Nocken 5
der Druckplatte 6, seitlich an dieser geführt,
ragen. Die Druckplatte 6 stützt sich mit ihren Nocken 5 an einer als
Anpreßfeder vorgespannten Ringtellerfeder 7 der Hauptkupplung ab. Die der
den Druck der Fliehgewichte übertragenden Anpreßtellerfeder 7
entgegenwirkende
Lüftungstellerfeder 8, die sich innerhalb der Nocken 5 befindet, legt
sich mit ihrer inneren Ringzone gegen die Grundplatte 3 an. Der Deckel
9 ist als Widerlager 10 für die Anpreßtellerfeder 7 ausgebildet.
Die Lüftungstellerfeder 8 stützt sich einerseits über die innere Ringkante
der Grundplatte 3, andererseits mit ihrer äußeren Ringzone an einen in die
Nocken 5 eingesetzten Sprengring 11 ab. Die Druckplatte
6 liegt gegen die beiderseits mit Reibbelägen versehene Kupplungsscheibe
12 an, die mit der Kupplungsnabe 13 durch zwischengeschaltete Schraubenfedern
in bekannter Weise drehelastisch verbunden ist und mit der anderen Seite der Reibfläche
gegen die Schwungscheibe 2 angedrückt wird.
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Die sich mit ihrem äußeren Rand gegen den Sprengring 11 der
Nocken 5 der Druckplatte 6 und mit ihrer inneren Ringzone gegen den
umgebogenen Rand 3 a der Grundplatte 3 abstützende Lüftungstellerfeder
8 wird, sobald die Fliehkraft die um Bolzen 14 in den Lagerwinkeln 14a drehbar
gelagerten
Fliehaewichte 15 nach «außen bewegt hat, aus ihrer
kegelförmigen Ausgangslage in die fast ebene Betriebslage gemäß F i g. 1
überführt. Die Anpreßtellerfeder 7 übernimmt als starres Übertragungsglied
den von den Fliehgewichten 15 erzeugten Druck und übt über ihre innere Anlagekante
an den Nocken 5 einen entsprechenden Druck auf die Druckplatte
6 aus und verschiebt sie axial in Richtung auf die Kupplungsscheibe 12 zu.
Dabei wird die Lüftungstellerfeder 8
aus der Ausrücklage nach F i
g. 2 in die in F i g. 1
gezeigte Betriebsstellung überführt.
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Sobald nämlich die kniehebelartig ausgebildeten Fliehgewichte
15 bei genügend großer Drehzahl nach außen bewegt werden, ziehen sie infolge
der an Nasen 17 der Fliehgewichte 15 aufgehängten Rahmenbügel
18 die am Deckel 9 mittels Niete 19a befestigten Tragarme
19 entgegen der Spannung der Anpreßtellerfeder 7 nach innen. Die Haltewinkel
20, die ebenfalls mit dem Niet 19 a am Deckel 9 befestigt sind, bilden
mit ihrem umgebogenen Rand eine innere Anlage für die Anpreßtellerfeder
7 und halten diese unter einer Vorspannung, die dem gegebenen, an der Kupplungsseheibe
12 zu übertragenden Drehmoment entspricht. Es können über den Umfang der Kupplung
je nach Größe derselben mehrere, beispielsweise sechs Fliehgewichte
15 mit zugehörigen Halteteilen vorgesehen sein. Da die Fliehgewichte
15 ständig unter der Wirkung der Lüftungstellerfeder 8 stehen, werden
ihre Nasen 17 in ihrer Ruhelage, also bei ungenügender Fliehkraftwirkung,
nach außen gedrückt, wodurch sich die Fliehgewichte 15 um die Bolzen 14 drehend
nach innen bewegen. Dabei geht die Lüftungstellerfeder 8 aus der gespannten,
annähernd ebenen Lage in die kegelförmige Ausgangslage zurück und hebt dabei, da
an ihrem äußeren Rande ihre Kraftrichtung axial nach außen gerichtet ist, die Druckplatte
6 von der Kupplungsscheibe 12 ab.
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Wenn unter der Wirkung der Fliehgewichte 15 die Druckplatte
6 über die Anpreßtellerfeder 7 und den Deckel 9 gegen die Kupplungsscheibe
12 bewegt wird, spannt sich -über die Druckplatte 6 mit dem Sprengring
11 die Lüftungstellerfeder 8, die ihre Abstützung an dem inneren umgebogenen
Rand 3 a
der Grundplatte 3 hat. Die Kupplung steht nun unter
einem von der jeweiligen Drehzahl abhängigen Kupplungsdruck. Beim Anfahren wirkt
die Fliehkraft derart, daß der Gegendruck der Lüftungstellerfeder 8 mit zunehmender
Drehzahl überwunden wird und die Druckplatte 6 in zunehmendem Maße zum Anpressen
gelangt, wobei der Anpreßdruck mit der Fliehkraft rasch zunimmt.
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Der maximal zu erreichende Anpreßdruck bei weiterer Steigerung der
Drehzahl entspricht dem Druck, den die Vorspannung der Anpreßtellerfeder
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abgibt. Dabei haben die Fliehgewichte 15 noch nicht ihre Endstellung
erreicht. Ein Weiterbewegen der Fliehgewichte 15 in Richtung ihrer Endstellung
erzeugt eine Fliehkraft, die die Vorspannung der Anpreßtellerfeder 7 voll
zur Wirkung kommen läßt. Es findet dabei kein Weiterbewegen der Druckplatte
6 in Richtung Kupplungsscheibe 12 mehr statt, jedoch eine axiale Weiterbewegung
des Deckels 9 in dieser Richtung. Dadurch legt die äußere Ringzone der Anpreßtellerfeder
7 gegenüber der inneren Ringzone, die an den Nocken 5 der Druckplatte
6 anliegt, einen Weg zurück, den sogenannten Speicherweg. Dieser Speicherweg
dient als Ausgleich für den Verschleiß der Kupplungsteile sowie als Ausgleich für
den Abrieb der Reibbeläge der Kupplungsscheibe 12.
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Die beschriebene Anfahrkupplung arbeitet durch Einbau von kraftschlüssig
wirkenden Zusatzgliedern noch sanfter und entsprechend stoßdämpfend. Um Stöße, die
insbesondere von der Getriebeseite her kommen können, so z. B., wenn die Getriebewelle
der Motorwelle voreilt, gegenüber der Abtriebsseite zu dämpfen, ist erfindungsgemäß
eine an der Druckplatte 6 angreifende Hilfsreibungskupplung vorgesehen. Diese
Hilfsreibungskupplung ist als übliche Reibscheibenkupplung ausgebildet. Die Mitnehmerscheibe
16 mit beidseitigen Reibbelägen ist an dem Außenring 25 des auf der
Nabe 13 befindlichen Freilaufes 26 mittels Niete 27 od. dgl.
befestigt. Der Freilauf 26 kann in bekannter Weise als Kugel- oder Rollenfreilauf
ausgebildet sein. Er hat die Aufgabe, beim Vorlauf der Getriebewelle, also der Nabe
13,
diese mit der Schwungscheibe 2, d. h. mit der Motorwelle
1, formschlüssig zu verbinden. An die Druckplatte 6 der Hauptkupplung
legt sich parallel zur Kupplungsseheibe 12 die im Durchmesser kleinere Mitnehmerscheibe
16. Die ihr zugeordnete Druckplatte 28 ist, ebenso wie die Druckplatte
6 der Hauptkupplung, mittels vorstehender Nocken in der Grundplatte
29 zentriert, die zusammen mit dem Deckel 30 an der Druckplatte
6 der Hauptkupplung festgeschraubt ist. Die inneren Enden des Deckels
30
und der Grundplatte 29 sind so gegeneinander umgebogen, daß eine
ringförinige Anlagefläche für die Tellerfeder 21 der Hilfskupplung gebildet wird.
Die Tellerfeder 21 ist innerhalb der Nocken der Druckplatte 28 zentriert
gelageft Der Lüftungs- und Hilfskupplungstellerfeder 8
bzw. 21 ist ein auf
der Büchse 32 verschiebbares Ausrücklager 33 bis 36 zugeordnet.
Der stirnseitige Anschlag 33 des Drucklagerflansches 35 betätigt die
Zungen der Lüftungstellerfeder 8. Der weitere stirnseitige Anschlag 34 des
zylindrischen Teiles des Drucklagerflansches 35 betätigt die Zungen der Hilfskupplungstellerfeder
21. Die Schiebemuffe 31
ist in üblicher Weise mit einem Wälzlager bzw. Drucklager
mit einer Schutzkapsel 36 als Ganzes zusammengebaut und auf der Büchse
32 verschiebbar angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist der Abstand x. kleiner als der Abstand x., so
daß beim Durchtreten des Pedals der Drucklagerflansch 35 mit seinem zylindrischen
Teil über den Anschlag 34 zuerst die Tellerfeder 21 der Hilfskupplung betätigt und
diese ausgerückt wird. Unmittelbar danach legt sich die Fläche des Anschlags
33 des Drucklagerflansches 35 gegen die inneren Enden der Lüftungstellerfeder
8, so daß bei weiterem Durchdrücken auch die Hauptkupplung gelöst wird. Beim
Zurückgehen des Fußpedals wird zunächst die Hauptkupplung und dann die Hilfskupplung
eingerückt. lEerbei wirkt die Hilfskupplung dämpfend gegenüber dem Schaltstoß. Diese
Wirkungsweise gilt bei voller Drehzahl, d. h. bei vollem Ausschlag der Fliehgewichte
15.
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Wird eine längere Schaltzeit benötigt, so daß die Drehzahl abfällt,
so entfernen sich die Zungenspitzen der Lüftungstellerfeder 8 von dem Drucklagerflansch
35, und es findet zunächst nach dem Schalten kein Einrücken der Hauptkupplung,
jedoch ein Einrücken der Hilfskupplung statt. Dieser Kraftschluß bringt den Motor
auf die Einkuppeldrehzahl der Hauptkupplung.
Beim Gaswegnehmen gehen
infolge der verminderten Drehzahl die Fliehkräfte zurück. Die vorgespannte Lüftungstellerfeder
8 löst die Hauptkupplung gegen den verminderten Druck der Fliehgewichte
15, wobei sich die Lüftungstellerfeder 8 der Hauptkupplung mit ihren
Zungenspitzen von dem Drucklagerflansch 35 bzw. dem Anschlag 33 der
Schiebemuffe 31 entfernt. Um den Gang einzulegen, wird die Kupplung durchgetreten,
d. h. ganz ausgerückt. Hierbei wird zunächst die Tellerfeder 21 der Hilfskupplung
aus ihrer Planlage über den Leerlaufweg x, gedrückt und hebt die Druckplatte 28
der Hilfskupplung von ihrer Mitnehmerscheibe 16 ab, so daß der Freilauf
26 von der Hauptkupplung getrennt wird. Bei weiterem Durchdrücken über den
Leerlaufweg x 2 minus xi wird auch die Hauptkupplung gelüftet. Durch die
Kombination der fliehkraftbetätigten, der Hauptkupplung vorgelagerten Anpreßtellerfeder
7
mit der Hilfskupplung ist ein weiches und sanftes Einrücken der Hauptkupplung
beim Anfahren durch den Spannungsausgleich der Tellerfedern 7 und
8 gewährleistet. Das Einrücken der Hauptkupplung erfolgt nicht mehr ruckartig,
sondern gedämpft. Die Hauptkupplung überträgt das volle Drehmoment, wogegen die
Hilfskupplung nur ein Teildrehmoment übernimmt, das jedoch genügend groß ist, um
ein Anschieben oder Bremsen des Fahrzeuges durch den Motor im Leerlauf zu gewährleisten.
Die Hilfskupplung kann daher erheblich kleiner ausgelegt werden als die Hauptkupplung.
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Im Gegensatz zur Hauptkupplung, die im Stillstand grundsätzlich ausgerückt
ist, weil sich die Fliehgewichte 15 nach innen bewegt haben, ist die Hilfskupplung
mit ihrer Mitnehmerscheibe 16, dem Freilauf 26 und der Nabe
13 ständig im Eingriff. Dieser Eingriff wird einerseits bewirkt, weil die
zur Hilfskupplung gehörende Tellerfeder 21, wie bei der normalen Hauptkupplung,
durch ihren mit der Druckplatte 6 der Hauptkupplung verschraubten Deckel
30 sich ständig unter Spannung gegen die Druckplatte 28 der Hilfskupplung
legt, andererseits, weil der Freilauf 26 im Stillstand ebenfalls eingerückt,
d. h. über die Nabe 13 der Kupplungsscheibe 12 mit der Getriebewelle
gekuppelt ist.
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Die Ansprüche 2 bis 10 gelten als echte Unteransprüche nur
in Verbindung mit dem Anspruch 1.