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Doppelkupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung
für Kraftfahrzeuge zum Verbinden einer Motorwelle mit zwei koaxialen Getriebewellen
unter Verwendung von Fliehgewichten, bei der jede Getriebewelle drehfest mit einer
Kupplungsseheibe verbunden ist, die zwischen drehfest mit der Motorwelle verbundenen
Druck- und Gegendruckplatten einklemmbar ist.
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Bei einer bekannten Kupplung dieser Art wird nur eine der beiden Kupplungen
durch die Fliehgewichte eingerückt. Zum Einrücken der anderen Kupplung ist ein Satz
von Hebeln vorgesehen, die an Drehzapfen gelagert und mit Hilfe einer Schiebemuffe
verschwenkbar sind, wobei die Verschwenkung der Hebel nicht selbsttätig durch Fliehkraftwirkung,
sondern durch Bedienung von außen her erfolgt. Es besteht also der Nachteil, daß
nur die eine Kupplung durch Fliehkraftwirkung progressiv und selbsttätig eingerückt
wird, während die andere Kupplung von außen her betätigt werden muß. Es ist bei
dieser bekannten Kupplung nicht möglich, wahlweise die eine oder die andere Kupplung
selbsttätig durch Fliehkraft einzurücken, und es ist weiterhin nicht mö" lich, beide
Kupplungen gleichzeitig ebenfalls selbsttätig durch Fliehkraftwirkung einzurücken.
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Zwar ist auch schon eine Kupplung bekannt, bei der ein einziger Satz
von Fliehgewichten auf zwei Kupplungsseheiben zugleich einwirkt, hierbei handelt
es sich jedoch nicht um eine Doppelkupplung mit zwei Abtriebswellen.
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Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile ist gemäß der Erfindung
zum Betätigen beider Kupplungen in bekannter Weise ein einziger Satz von Fliehgewichten
vorgesehen, der unter der Wirkung der Fliehkraft je eine Druckplatte in Richtung
auf die beiden Kupplungsscheiben verschiebt. Dabei sind die beiden Gegendruckplatten
derart axial verschiebbar mit der antreibenden Kupplungshälfte verbunden, daß sie
durch wahlweise Betätigung einzeln oder beide zusammen aus der Ruhestellung in die
Klemmstellung bewegbar sind, in der sie ein Festklemmen der Kupplungsscheiben ermöglichen.
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Im Gegensatz zu der bekannten Doppelkupplung ist es durch die Erfindung
möglich, folgende Betriebsstellungen zu erreichen: Durch Verschieben der einen Gegendruckplatte
in die Klemmstellung und Belassen der anderen Gegendruckplatte in der Ruhestellung
kann die Motorwelle über die eine Kupplungsscheibe progressiv mittels Fliehkraftwirkung
allein mit der einen Getriebewelle verbunden werden. Umgekehrt kann durch Verschieben
der anderen Gegendruckplatte und Belassen der einen Gegendruckplatte in der Ruhestellung
die Motorwelle allein mit der weiteren Getriebewelle über eine progressiv wirkende
Fliehkraftkupplung verbunden werden. Schließlich kann man die Motorwelle auch durch
Verschiebung beider Gegendruckplatten in ihre Klemmstellung progressiv mittels der
Fliehkraft mit beiden koaxialen Getriebewellen zugleich drehfest verbinden. Dies
ergibt eine besonders günstige Anwendung der Doppelkupplung in Verbindung mit einem
Umlaufrädergetriebe, und es wird ein von einer selbsttätigen Fliehkraftkupplung
bewirktes progressives Anfahren sowohl ün Vorwärts- als auch im Rückwärtsgang mit
einfachen konstruktiven Mitteln gewährleistet.
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Soweit man bereits einen einzigen Satz von Fliehgewichten verwendet
hat, der unter der Wirkung der Fliehkraft je eine Druckplatte in Richtung
auf zwei Kupplungsscheiben verschiebt, handelt es sich um eine Kupplungsbauart,
bei der ein weiterer Satz von Fliehgewichten mit der einen Druckplatte zusammenarbeitet,
um dieselbe je nach Geschwindigkeit in der einen oder anderen Richtung zu
verstellen und das Ein- und Auskuppeln in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und
Belastung vorzunehmen. Es fehlen hierbei jedoch die axial verschiebbar angeordneten
Gegendruckplatten, die zur einen bzw. anderen Kupplungsscheibe gehören.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsforrn der Erfindung sind die beiden
Gegendruckplatten in bekannter Weise hydraulisch verschiebbar. Bei einer bekannten
Kupplung, bei der eine solche hydraulische Verstellbarkeit bereits vorliegt, wird
das progressive Einrücken der Kupplung durch entsprechende Steuerung des öldruckes
bewirkt. Es wird hierbei also nicht die Progressivität des Einrückens durch die
Fliehgewichte sichergestellt. Ein
weiterer Unterschied besteht darin,
daß zum übertragen eines Anfahrdrehmomentes nur die eine der beiden Kupplungen dient,
während die andere Kupplung lediglich das Schalten der Gänge während der Fahrt bewirkt.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise
in Anwendung auf ein Planetenrädergetriebe mit vier Vorwärtsgängen, von denen einer
ein direkter Gang ist, und einem Rückwärtsgang näher beschrieben. In der
Zeichnung ist der an sich bekannte, nicht unter den Rahmen der Erfindung fallende
Teil des Getriebes nur schematisch dargestellt.
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Auf einer Motorwelle 1 ist ein ein Gehäuse bildendes Schwungrad
befestigt, das aus zwei Teilen 2 und 3 besteht, von denen der letztere eine
zylindrische, zur Welle 1 gleichachsige Verlängerung 4 aufweist. Diese Verlängerung
4 ist in Lagern 5 und 6
eines festen Gehäuses 7 drehbar, das
mit dem Kurbelgehäuse aus einem Stück bestehen oder mit diesem fest verbunden sein
kann.
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Im Inneren des aus den Teilen 2 und 3 bestehenden Schwungrades
sind zwei Kupplungen angeordnet, deren Aufbau und Arbeitsweise nachstehend näher
erläutert wird und die die Aufgabe haben, das Schwungrad 2, 3 mit der einen
und/oder der anderen von zwei konzentrischen Getriebewellen 8 und
9 fest zu verbinden, wobei die Getriebewelle 9 eine Hohlwelle ist,
die um die Welle 8 und im Inneren der zylindrischen Verlängerung 4 angeordnet
ist.
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Die Wellen 8 und 9 bilden die Antriebswellen eines Planetenrädergetriebes,
das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Die Getriebewelle 9 trägt
ein Sonnenrad 10 und die Getriebewelle 8 gleichfalls ein Sonnenrad
11. Ein Planetenradträger 12, der aus zwei Teilen 12 a und 12 b besteht,
die miteinander in einer nicht dargestellten Weise verbunden sind, trägt zwei Planetenrädersätze,
von denen jeder in der üblichen Weise aus einer bestimmten Anzahl gleichartiger
Planetenräder, beispielsweise aus drei Planetenrädern, besteht, die um die Achse
des Getriebesystems herum gleichmäßig verteilt sind, zu der die einzelnen Achsen
der Planetenräder parallel liegen.
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Die Planetenräder des einen Planetenrädersatzes sind langgestreckte
Ritzel 13, welche einerseits mit .dem Sonnenrad 11 und andererseits
mit einem Hohlrad 14 im Eingriff stehen und von denen edes mit einem einen Teil
des zweiten Planetenrädersatzes bildenden Ritzel 15 kämmt.
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Die Planetenräder des zweiten Satzes sind Doppelplanetenräder, die
aus zwei miteinander verbundenen Ritzeln 15 und 16 bestehen, von denen
das Ritzel 15
mit dem Sonnenrad 10 und dem Planetenrad 13 des
ersten Satzes im Eingriff steht und das andere Ritzel 16 mit einem Hohlrad
17 im Eingriff steht, das von einer mit der Abtriebswelle 19 des Getriebes
fest verbundenen Glocke 18 getragen wird.
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Der Planetenradträger 12, der zur Hauptachse des Getriebes zentriert
ist, da er sich frei auf einer oder mehreren der gleichachsigen Wellen dreht, die
bei dem dargestellten Beispiel die Wellen 9 und 19 sind, trägt einen
Freilauf 20, der in dem festen Gehäuse gelagert ist. Der Freilauf 20 ist so angeordnet,
daß er die Drehung des Planetenradträgers 12 im gleichen Sinne wie die Motorwelle
1 zuläßt, jedoch seine Drehung im entgegengesetzten Sinn verhindert.
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Der Planetenradträger 12 kann mit Bezug auf das -feststehende
-- Gehäuse durch eine Bremseinrichtung beliebiger Art festgestellt werden,
die in der Zeichnung durch ein Bremsband 21 dargestellt ist, welches auf eine mit
dem Planetenradträger 12 verbundene Trommel 22 wirkt. In gleicher Weise kann
auch das Hohlrad 14 mit Bezug auf das feststehende Gehäuse durch eine Bremse
23 festgestellt werden, welche auf eine mit dem Hohlrad 14 verbundene Trommel
24 wirkt.
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Ferner kann auch noch die Getriebewelle 9 mit Bezug auf das
feststehende Gehäuse durch eine Bremse 25 festgestellt werden, welche auf
eine mit der Welle 9 verbundene Trommel 26 wirkt.
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Diese in kurzer Zusammenfassung beschriebene Anordnung ist an sich
bekannt. Sie bildet keinen Teil der Erfindung und ist nur zur Erleichterung der
Erläuterung der Arbeitsweise dargestellt. Das dargestellte Getriebe kann jedoch
innerhalb des Rahmens der Erfindung durch ein ähnliches Getriebe, das ein Planetenrädergetriebe
oder ein anderes Getriebe sein kann, ersetzt werden.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende progressiv wirkende Doppelkupplung
ist im Inneren des aus den Teilen 2 und 3 gebildeten Schwungradgehäuses angeordnet.
Sie weist zwei Kupplungsscheiben 27 und 28 auf, von denen die Scheibe
27 mit der Hohlwelle 9 drehfest, jedoch axial beweglich verbunden
ist und die Scheibe 28 in der gleichen Weise mit der Getriebewelle 8.
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Die Kupplungsscheibe 27 kann zwischen zwei Druckplatten
29 und 33 festgeklemmt werden, die beide drehfest mit dem Gehäuse
2 verbunden und gegenüber diesem axial beweglich sind. Die eine dieser Druckplatten,
d. h. die Platte 29, bildet einen Ringkolben, der in einer Kammer
30 gleitbar ist, welche im Teil 3 ausgebildet ist, wobei die Abdichtung
zwischen dem Kolben und der Kammer durch Gleitdichtungen 31 und
31' sichergestellt ist.
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Die andere Druckplatte 33 weist auf der Seite, welche der mit
der Kupplungsscheibe 27 zusammenwirkenden Fläche abgekehrt ist, einen konischen
Teil 33a auf, dessen Zweck näher erläutert wird: Zwischen den beiden Druckplatten
29 und 33 sind Federn 34 angeordnet, welche das Bestreben haben, die
beiden Platten voneinander in Abstand zu halten. Ein mit dem Teil 2 fest verbundener
Anschlagring 35
begrenzt die Bewegung jeder der beiden Platten 29
und
33 in Richtung zur anderen. Die axialen Abmessungen der Kupplungsscheibe
27 und des Anschlagrings 35 sind jedoch derart, daß sie, wenn sich
die Platten 29 und 33 einander nähern, die Scheibe 27
zwischen
sich festklemmen, ohne daß sie gleichzeitig mit dem Anschlagring 35 in Berührung
kommen können.
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Die mit der Kupplungsscheibe 28 zusammenwirkenden Druckplatten
36 und 37 sind den eben beschriebenen ähnlich, wobei die einen Ringkolben
bildende Druckplatte 36 der Platte 29 ähnlich ist, die Platte
37 mit Konusfläche 37a der Platte 33, die Federn 38 den Federn
34 entsprechen, der Anschlagring 39 dem Anschlagring 35 und die Kammer
32 der Kammer 30.
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Zwischen den beiden Druckplatten 33 und 37 ist eine
bestimmte Anzahl Fliehgewichte 40 angeordnet, welche die Form von Ringsegmenten
von trapezförmigem Querschnitt haben. Jedes Fliehgewicht ist von zur Hauptachse
der Gesamtanordnung parallelen Ausnehmungen 41 durchquert, in welchen zwei Kugeln
oder Rollen 42 in Berührung miteinander und
mit den konischen Flächen
33 a und 37 a der Platten 33 und 37 angeordnet sind.
Die Gesamtheit der Fliehgewichte 40 ist von einer Umschließungsfeder 43 umgeben,
welche die Fliehgewichte 40 im Ruhezustand gegen die Ränder 33' und
37' der Platten 33 und 37
drückt.
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Die Nabe 28 a der Kupplungsscheibe 28 ist mittels eines
Freilaufs 44 mit der Motorwelle 1 oder mit dem mit dieser fest verbundenen
Schwungradgehäuse 2 verbunden. Der Freilauf 44 ist so angeordnet, daß er eine voreilende
Drehung des Gehäuses 2 im Drehsinn des Motors mit Bezug auf die Kupplungsscheibe
28 zuläßt, jedoch keine nacheilende Drehung mit Bezug auf diese Scheibe.
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Die Kammern 30 und 32 stehen über Kanäle 45 und 46 mit
Nuten 47 und 48 in Verbindung, welche im Lager 6 vorgesehen sind und gegenüberliegend
welchen diese Kanäle an der Außenseite der zylindrischen Verlängerung 4 münden.
Die Nuten 47 und 48 können in einer für die Steuerung von selbsttätigen Wechselgetrieben
an sich bekannten Art mit Drucköl über ein System von Ventilen oder Verteilerschiebern
gespeist werden, welches, da es keinen Teil der Erfindung bildet, nicht dargestellt
ist. Das erforderliche Drucköl wird ebenfalls in an sich bekannter Weise durch zwei
ölpumpen beliebiger Art geliefert, von denen die eine Pumpe 49 durch die mit dem
Motor drehfest verbundene Verlängerung 4 und die andere Pumpe 50 durch die
Abtriebswelle 19 des Getriebes angetrieben wird.
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Die Wirkungsweise der Gesamtanordnung ist wie folgt: Die Arbeitsweise
des in der Zeichnung dargestellten Planetenrädergetriebes, die an sich bekannt ist,
sei zunächst kurz zusammengefaßt, um das Verständnis der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
Gesamtanordnung zu erleichtern.
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Bei dem dargestellten Planetenrädergetriebe werden die Vorwärtsgänge
erhalten, wenn als Antriebswelle die Getriebewelle 8 verwendet wird. Der
am stärksten übersetzte oder erste Gang wird dadurch erzielt, daß der Planetenradträger
12 festgehalten wird, was selbsttätig durch den Freilauf 20 erfolgt, welcher verhindert,
daß sich der Planetenradträger 12 in dem Sinne dreht, in welchem er bei Vorwärtsfahrt
beansprucht wird. Der zweite Gang wird durch das Feststellen des Hohlrades 14 mittels
der Bremse 23
erzielt. Unter diesen Bedingungen dreht sich der Pla.-netenradträger
12 in Vorwärtsrichtung, welche Bewegung durch den Freilauf 20 ermöglicht wird. Der
dritte Gang wird durch das Lösen der Bremse 23 und durch das Anziehen der
Bremse 25 erhalten, wodurch die Trommel 26 und damit die Getriebewelle
9 festgehalten wird. Der vierte oder direkte Gang wird durch das Lösen der
beiden Bandbremsen 23 und 25
und durch den gleichzeitigen Antrieb der
Getriebewellen 8 und 9 erhalten. Der Rückwärtsgang wird dadurch erzielt,
daß als Antriebswelle die Getriebewelle 9 verwendet und der Planetenradträger
12 mittels der Bremse 21 festgehalten wird. Der Planetenradträger 12 wird im Rückwärtsgang
im Sinne der Drehung der Antriebswelle 9 beansprucht, für welchen Drehsinn
er durch den Freilauf 20 nicht festgehalten wird.
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Die zur Betätigung der verschiedenen Bremsen angewendeten Verfahren
sind ebenfalls an sich bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung. Sie bestehen
beispielsweise darin, daß Hydraulikkolben, welche auf die Bremsorgane wirken, durch
mindestens eine der Pumpen 49 und 50, welche in einen gemeinsamen Kanal fördern,
mit Drucköl beliefert werden. Das gleiche Drucköl wird zur Schaltung der hydraulischen
Kupplungen verwendet, deren Wirkungsweise nachfolgend erläutert wird: Das Anfahren
des Fahrzeugs, sei es im Vorwärtsgang oder im Rückwärtsgang, erfordert die progressive
Kupplung der Motorwelle 1 mit der Getriebewelle 8 im ersten Fall und
mit der Getriebewelle 9
im zweiten Fall durch Festklemmen der auf diesen Wellen
angeordneten Kupplungsscheibe 28 bzw. 27.
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Zur Schaltung des Getriebes für Vorwärtsfahrt wird Drucköl über die
Nut 48 und über die Leitung 46 in die Kammer 32 gefördert. Dies hat zur Folge,
daß sich die Druckplatte 36, gesehen in der Zeichnung, nach rechts bis zu
der Stellung bewegt, in welcher sie gegen den Anschlagring 39 anliegt. Die
Federn 38 drücken das aus den beiden Platten 33 und 37 bestehende
Aggregat nach rechts, so daß es sich gegen den Anschlagring 35 abstützt.
Zur Herstellung einer Kupplungsverbindung mit der Getriebewelle 8 braucht
die Motorwelle 1 lediglich beschleunigt zu werden, was zur Folge hat, daß
unter der Wirkung der Fliehkraft die Fliehgewichte 40 voneinander entfernt und die
Druckplatten 33 und 37 voneinander in Abstand gebracht werden. Da
die Druckplatte 33 rechts gegen den Anschlagring 35 anliegt, wird
die Druckplatte 37
nach links geschoben, so daß die Kupplungsscheibe
28 gegen die Platte 36 mit einer von der Fliehkraft und damit von
der Drehzahl abhängigen Kraft angedrückt wird. Um das Getriebe auf den direkten
Gang zu schalten, genügt es, auch die Getriebewelle 9
gleichzeitig mit der
Wehe 8 mit der Drehzahl der Motorwelle 1 anzutreiben. Für diesen Zweck
wird Drucköl über die Leitung 45 auch in die Kammer 30
gefördert.
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Für das Anfahren im Rückwärtsgang wird in ähnlicher Weise verfahren,
jedoch wird in diesem Fall Drucköl über die Nut 47 der Leitung 45 in die Kammer
30 gefördert. Dies hat eine Bewegung der Druckplatte 29 nach links
bis zur Anlage am Anschlagring 35 zur Folge. Bei der Beschleunigung der Motorwelle
1 wird die Kupplungsscheibe 27 festgeklemmt.
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Eine besondere Vorrichtung hat die Aufgabe, zu verhindern, daß das
öl allmählich den durch die beiden Teile 2 und 3 gebildeten dichten
Innenraum des Schwungrades ausfüllt: Wenn das Getriebe in einem untersetzten Gang
auf Vorwärtsfahrt geschaltet, d. h. die Kupplungsscheibe 28 zwischen
den Platten 36 und 37 festgeklenimt ist, dreht sich die Kupplungsscheibe
27 entgegengesetzt zur Motorwelle 1, und zwar mit einer geringeren
Drehzahl. Die Kupplungsscheibe 27
weist mindestens eine Bohrung
27' auf, durch welche die Außenseite der Scheibe mit der Ringkammer
8'
zwischen den Wellen 8 und 9 in Verbindung steht.
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Gegebenenfalls in dem Schwungrad 2, 3 zwischen den beiden Platten
29 und 33 vorhandenes öl kann durch die radialen Kanäle
27' austreten, in welchen die Fliehkraft schwächer wirkt und die das
öl über die Ringkammer 8' zwischen den beiden Wellen 8
und
9 zum Getriebe leiten.
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Der Freilauf 44, der zwischen dem Schwungrad 2, 3 und der Nabe
28 a der Kupplungsscheibe 28 angeordnet ist, hat die Aufgabe, den
Antrieb des Motors durch das Fahrzeug selbst dann zu ermöglichen, wenn die Motordrehzahl
keine Wirkung der Fliehgewichte 40 zur Folge hat. Es genügt, entweder die Bremse
23 oder die Bremse 25 anzuziehen, wenn die
Abtriebswelle
19 durch das sich bewegende Fahrzeug angetrieben wird, um eine Drehung der
Welle 8 in dem Übersetzungsverhältnis zu erzielen, das entweder dem zweiten
oder dem dritten Gang entspricht. Diese Anordnung ermöglicht vor allem das Anlassen
des Motors durch das rollende Fahrzeug.
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Die Ansprüche 2 bis 4 gelten als echte Unteransprüche nur in Verbindung
mit dem Anspruch 1.