DE1505944A1 - Automatische Kupplung - Google Patents

Automatische Kupplung

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DE1505944A1 DE19611505944 DE1505944A DE1505944A1 DE 1505944 A1 DE1505944 A1 DE 1505944A1 DE 19611505944 DE19611505944 DE 19611505944 DE 1505944 A DE1505944 A DE 1505944A DE 1505944 A1 DE1505944 A1 DE 1505944A1
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driving
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Description

  • Automatische Kupplung.
    Die Erfindung besieht sich auf eine automatische Kupplung, insbesondere auf eine solche für Motorräder, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie so arbeitet, dass in direkter Weise entsprechend der Größe einer Beanspruchung einer Kraft übertragenden Welle wie Verlängerung, Verkürzung oder Verwindung durch einen Widerstand wie den Beschleunigungswiderstand einer getriebenen Welle, der durch den An- trieb einer treibenden Welle oder durch einen Lastwiderstand oder durch seine Komponente in axialer Richtung verursacht wird, oder in indirekter Weise durch Ermittlung der Kraft einer solchen Beanspruchung die Andruckskraft einer Reibungskupplung oder die Größe des Brregerstross einer elektromag- netischen Kupplung angemessen verringert werden in Verhält- nis der Größe des benagten Widerstandes.
  • Automatische Kupplungen oder spezifisch Kupplungen
    für den Gebrauch in Motorrädern sind vertreten durch Zentri-
    fugal-Reibungskupplungen und elektromagnetische Reibungs-
    kupplungen, die auf den Umdrehungszahlen den Motors beruhen,
    weil auf Grund der Tatsache, dass die Leistung eines Motors
    weitgehend den Motordrehzahlen proportional ist, ein Dreh-
    moment proportional der Leistung übertragen wird und die
    Kupplung somit zweckentsprechend ist. Wenn jedoch beim
    Anfahren unter großer hast oder bergauf die Kupplung bei
    der gleichen bestimmten Motorleistung (Drehzahl) eingerückt
    wird wie auf einer ebenen Strecke, dann wird die Leistung
    so unzureichend, dass ein Stehenbleiben den Motors die Folge
    -ist. Bei einem schnellen Anfahren ist fernerhin eine so hohe
    Leistung erforderlich, dass bei dieser Art von Kupplung,
    die bei einer bestimmten Drehzahl eingerückt werden soll, das
    Fahrzeug nach dem hinkuppeln beschleunigt wird und demzufolge
    natürlich die Leistung nicht ausreicht. Anschieben, Anwerfen
    mit den Kickstarter (wenn dieser hinter der Kupplung angeord-
    net ist) oder Bremsen mittels den Motors können nicht mit
    dieser Kupplung ausgeführt werden, da dies zu Schwierigkeiten
    verschiedener Art führt.
    Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Anfahren
    am Hang und schnelles Anfahren mit hoher Leistung nach dem
    Beschleunigen zu bewerkstelligen mittels einer Kupplung durch
    Ermittlung eines Lastwiderstandes und Beschleunigungswider-
    standes der getriebenen Welle, wie sie im Vorstehenden er-
    wähnt sind, die nicht allein im Verhältnis zu den Motor-
    drehzahlen, sondern der Motorleintung stehen, sodann die
    Größe den durch die Kupplung übertragenen Drehmoaents ange-
    messen vermindert worden kann.
    In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der vor-
    liegenden Erfindung gezeigt.
    Fig. 1 ist eine Seitenansicht im Vertikalschnitt,
    Fig. 2 bis 5 sind schematische Darstellungen, die ver-
    schiedene andere Ausführungsformen der vorlie-
    genden Erfindung zeigen,
    Fig. 6 und 7 sind Diagramme.
    Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen
    an Hand der Zeichnungen erklärt werden. In den Zeichnungen
    ist 1 eine treibende Welle, an deren vorderem Ende mitgenom-
    men durch und gelagert auf einer Nutenwelle 3 ein Halter für
    eine treibende Kupplungsscheibe 2 so angeordnet ist, dass er
    zusammen mit der treibenden Welle umläuft und axial ver-
    schiebbar ist. Treibende Kupplungsscheiben 4 werden auch
    am äußeren Umfang durch Vorsprünge gehalten, die in axial
    laufende Nuten 5 eingreifen, sodass sie zusammen mit des
    genannten Halter umlaufen und axial verschiebbar sind.
    6 ist ein Halter für die getriebenen Kupplungsscheiben,
    der drehbar auf der treibenden Welle gelagert ist und mit den
    nach innen gehenden Vorsprüngen der getriebenen Kupplungs-
    scheiben 7, die in axial verlaufende Nuten 8 passen, gehalten
    ist, sodass sie zusammen mit dem genannten Halter uslaufen
    und axial verschiebbar sind. Mehrere treibende und getriebe-
    ne Kupplungsscheiben 4 und 7 sind abwechselnd angeordnet
    miteinander in Berührung. Dies ist ein Beispiel einer norma-
    len Reibungskupplung. Das Drehmoment wird durch den Reibungs-
    widerstand bei Berührung der beiden Kupplungsscheiben über-
    tragen und ist proportional dem Anpressungadruck.
    9 ist ein Halter für die getriebene Kupplungsscheibe
    bei der vorerwähnten üblichen Reibungskupplung, er ist zu-
    sammen mit einen Zahnrad 10:für den Antrieb eines Getriebe-
    rades od,dgl. drehbar auf der treibenden Welle 1 gelagert
    und umverschiebbar in axialer Richtung, und er ist mit den
    vorgenannten getriebenen Kupplungsscheiben 7 an mehreren
    Stellen, die auf einem konzentrischen Kreis verteilt sind,
    durch elastische Elemente 11 von angemessener Länge, wie
    s.B. Gummistäbe, verbunden. 12 ist eine Betätigungsstange
    für die Kupplung, um die treibenden =upplungascheiben 4
    gegen die getriebenen äupplungascheiben ? mittels eines
    Kugellagers 12# zu pressen. Diese Stange ist normalerweise
    in einer bestimmten Stellung mit ausreichend großer Andrucks-
    kraft und bewegt sich; wenn erforderlich, zum Ausrücken der
    Kupplung zurück. 13 ist eine Feder für die Rückbewegung.
    Es ist das elastische Element 11, das die getriebenen Kupp-
    lungsscheiben 7 festhält, wenn die treibenden Kupplungsschei-
    ben 4 in einer bestimmten Stellung sich unter einem bestimm-
    ten Anpressungsdruck befinden. Diese Druckbelastung ist eine
    Andruckskraft für die äupplungascheiben.
    Das Drehmoment wird daher im Verhältnis der Druckbela-
    stung des elastischen Elements 11 übertragen. Die Drehung
    des Zahnrades 10 erfolgt im wesentlichen zusammen mit den
    getriebenen Kupplungsscheiben ? durch die elastischen Ele-
    mente 11. Tritt an dem Zahnrad 10 ein zusätzlicher Wider-
    stand auf, so wird natürlich in den elastischen Elementen
    11, die die Drehung übertragen, eine Scherkraft hervorge-
    rufen. Die Scherkraft vermindert die Druckkraft, die vor-
    erwähnte Andruckskraft der Kupplungsscheiben verringert
    sich, und die Größe des übertragenen Drehmomente wird Se-
    ringen Das bedeutet, das B. sich die Drghmomentsübertragung
    im Verhältnis der Größe des Widerstandes der getriebenen
    Welle vermindert.
    Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen,
    die in der gleichen Weise arbeiten. Zn Fig. 2 wird eine Kugel
    16, die unter dem Druck der Feder 15 steht, mit einer in
    axialer Richtung geneigten Fläche in Berührung gehalten. Die
    axiale Komponente des Widerstandes bewirkt ein Auseinander-
    gehen der Kupplungsscheiben 4 und ?. Die Feder könnte weg-
    gelassen werden, aber sie dient der Rückbewegung, wenn der
    Neigungsgrad klein ist, d.h. wenn der Vektor der axialen
    Komponente groß ist. Der gleiche Effekt wird erzielt durch
    die Verwendung einer Schraubkupplung anstelle der geneigten
    Fläche. Der Zweck kann erfüllt werden, indem man die Größe
    des Widerstandes zu dem Grad der relativen Drehung der
    Schraubkupplung in Beziehung setst (durch Einschaltung einer
    Feder od.dgl. zwischen den beiden Gliedern), sodass die
    Schraubkupplung ein Auseinandergehen der Kupplungsscheiben
    durch axiale Verschiebung bewirkt
    Zn Fig. 3 kann sich der Abstand zwischen den Achsen
    a und b frei vergrößern und verkleinern und ein Gliederriemen
    wird durch eine zwischengeschaltete Feder 17 so aufgehängt,
    dass er den genannten Abstand immer vergrößert. Da die Feder
    17 durch Ren Widerstand zusammengedrückt wird, bewirkt diese
    Verschiebung eine Verminderung der Andruckskraft der Kupp-
    lungsscheiben 4 und 7, sodass das auf die getriebene Welle 1#
    übertragene Drehmoment verringert werden kann.
    Fig. 4 zeigt eine entsprechende AusfUhrungrform wie der
    vorerwähnte Fall, nur dann die Verschiebung auf des R»in-
    bogen durch Planetenräder ersetzt ist.
    Fig. 5 zeigt eine Form von elektromagnetischer Kupplung
    18, bei der ein Drehmoment übertragen wird, das proportional
    der Größe des zu der Erregerwicklung 19 fließenden Stromes
    ist. Die Verschiebung infolge Widerstandes ist, genau wie
    oben erwähnt, in Beziehung gebracht zu einem veränderlichen
    elektrischen Widerstand R an den Wellen 1# selbst, sodass
    die Größe des übertragenen Drehmoments durch Verminderung des
    Erregerstroms verringert werden kann.
    Bei jedem der vorgenannten Fälle wird die Größe des
    übertragenen Drehmoments im Verhältnis der Größe des Wider-
    standes der getriebenen Welle vermindert.
    Die Wirkungsweise der vorliegenden Kupplung soll nun
    in einzelnen im Hinblick auf Ausführungsformen, wie sie
    hauptsächlich bei Motorrädern Anwendung finden, beschrieben
    werden.
    Wenn zunächst im Fall, dass eine treibende Welle mit
    einer bestimmten Leistung (einer bestimmten Drehzahl) um-
    läuft, die vorliegende Kupplung nur für einen .Augenblick
    betätigt wird (indem die Kupplungsscheiben dadurch gegenein-
    ander gedrückt werden, dass die Bedienungsstange gemäss Aus-
    führungsform in Fig. 1 schnell verschoben wird), dann wird
    die getriebene Welle bestrebt sein, sich auf die gleiche
    Drehzahl wie die treibende Welle zu beschleunigen und die
    Rückwirkung der getriebenen Welle ist daher eine umgekehrte
    Funktion der Zeit und sehr groß. Dies besagt, dann Energie
    erforderlich ist, damit die getriebene Welle mit der glei-
    chen Drehzahl umläuft wie die treibende Welle. Um diese
    Energie auf die getriebene Welle in kurzer Zeit zu über-
    tragen, ist eine große Kraft erforderlich. Wenn in einem
    solchen Fall die treibende Welle über ausreichende Energie
    verfügt, ist alles in Ordnung. Wann jedoch die Energie nicht
    ausreicht, bleibt die treibende Welle stehen oder sie ver-
    langsamt sich (ruckweise). Bei einer normalen Kupplung tritt
    in einem solchen Fall eine Rückwirkung der getriebenen Welle
    im Verhältnis aller Massen und Widerstände auf der getriebe-
    nen Seite auf. Bei der vorliegenden Kupplung ist eine solche
    Rückwirkung nicht größer als die Scherkraft der elastischen
    Elemente 11. Dies besagt, dass selbst im Maximalfall die
    Rückwirkung nicht größer ist als die Scherkraft, die erfor-
    derlich ist, die Kupplungsscheiben bei der au dieser zeit
    vorhandenen Andruckskraft vollkommen voneinander $u trennen,
    da die Kupplungsscheiben zu der maximalen vollen öffnungs-
    weite auseinander gehen, sobald Energie auf die getriebene
    Welle ausgeübt wird. (Diese Scherkraft wird der getriebenen
    Welle zugefügt und, wenn der Widerstand der getriebenen
    Welle geringer ist als diese Kraft, wird die getriebene Welle
    selbstverständlich umlaufen). Die Energie, die somit zu
    dieser Zeit erforderlich ist, könnte lediglich die Scherkraft
    sein, sie wird durch das elastische Element gedämpft und
    nicht ruckweise auftreten. In dem Augenblick, in dem die
    Kupplungsscheiben geöffnet sind, verschwindet die Rückwirkung
    der getriebenen Welle (oder das übertragene Drehmoment nimmt
    ab und somit auch die Rückwirkung), somit verschwindet (ver-
    mindert sich) auch die Scherkraft, die Kupplungsscheiben
    werden gegeneinander gepresst und die Kupplung ist eingerIickt.
    Die Scherkraft tritt wiederum auf Grund der Rückwirkung der
    getriebenen Welle auf. Infolge der Wiederholung dieses Vor-
    ganges wird die Energie allmählich auf die getriebene Wolle
    übertragen.. Gegenüber dem Zustand solchen wiederholten
    extremen Ein:- und Hergehens werden de facto in einem ausge-
    glichenen Zustand die Kupplungsscheiben gegeneinander ge-
    presst und die Andruckskraft nimmt allmählich zu. Dies be-
    sagte dass die Drehung allmählich auf die getriebene Welle
    übertragen wird und der Unterschied zwischen der Drehzahl
    der getriebenen Welle uns, der treibenden Welle abnimmt. Der
    Beschleunigungswiderstand verkleinert sich daher allmählich
    und der Anpr essdruck oder die Leistung :der Kupplung erhöhen
    sich allmählich. Dieser Zustand ist in dem Diagramm in Pig.6
    dargestellt. Dieses stellt die grundsätzlichen Arbeitskenn-.
    lieh der vorliegenden Kupplung dar.
    Die Faktoren,, die die torgenannten Kennlinien beein-
    flussen, sind die Andruckskraft für die treibende Haupt-
    scheibe, die zugeführte Geschwindigkeit wie oben erwähnt,
    das Verhältnis zwischen der Scherkraft und der Druckkraft
    (oder zwischen den Komponenten in der Drehrichtung und in
    axialer Dichtung), die Drehzahl der treibenden Welle und die
    last-an der getriebenen gelle. Wenn die Andruckskraft groß
    iet" steigt die Kennlinie gemäss der gestrichelten Linie
    im Diagramm an. ist sie klein, dann liegt die Kennlinie
    bei der strichpunktierten Linie. Nenn die Andruckßkraft
    allmählich vergrößert wird, steigt die Kurve erst langsam
    und später steil an, wie durch die dünne-ausgezogene Linie
    gezeigt wird. Diese kann für eine-Geschwindigkeit gelten,
    wenn eine bestimmte Andruckskraft hinzukommt. Die Kurve ist
    steil, wenn die Geschwindigkeit groß ist, und sie ist flach,
    wenn die Geschwindigkeit niedrig ist. Die genannte Kurve
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    Fernerhin auch auf Grund der
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    sich u. sagen, dass, wenn, der
    go(aza:5,ü @t. das
    _ Fahrzeug `
    #et@.@; langsam anfährt.
    a 1'N`@' s?Gs@ö n ist d.'t e Drehzahl für das
    b,iehiüE F`t '#A1ge@l1Ls83 0191s Anfahren
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    -u-,E. ceader Kupplung (siehe
    @@@ ° r@-r C e n, z_ e, ist es möglich, mit geringer
    9._ ,.,.. a@:. ohne dann die Kupplung rutscht. Es
    _! 4 zu benutzen.
    iVenn, wie im Vorgehenden beschrieben ist, bei der
    Kupplung gemäss der vorliegenden Erfindung das Drehmoment
    der treibenden Lidelle durch den Widerstand. der getriebenen
    welle verringert wird, wird die Kupplung in dem idaße ausge-
    rückt, wie das Drehmoment abnimmt, und wenn die hast verrin-
    gert wird, wird die Kupplung eingerückt. Die Wirkungsweise
    der Kupplung ist somit ideal.
    Besonders zur Zeit des Anfahrens ist der Leschleunigungs-
    widerstand sehr groß, die Motorleistung ist proportional der
    Drehzahl, und es ist daher eine hochtourige Drehzahl erfor-
    derlich. Der Beschleunigungswiderstand und die Motorleistung"
    sind somit einander entgegengesetzt in Bezug auf die Dreh-
    zahl zur Zeit des Anfahrens. Es gilt daher kurz gesagt bei
    der vorliegenden Kupplung, bei der der Grad der Ausrückung
    umso größer ist, je größer der Beschleunigungswiderstand. ist,
    dass der Motor im Zustand niedriger Belastung beschleunigt
    werden kann und die erforderliche Leistung direkt erzielbar
    ist, ohne Schwierigkeiten zu verursachen, wie Stehenbleiben
    des Motors, und dass das Anfahren des Fahrzeugs somit zu-
    friedenstellend ist. Es ist genau der gleiche Fall wie das
    allmähliche Anfahren des Fahrzeuges mit hohen Touren bei einer
    normalen handbedienten Kupplung. Man kann sagen, dass die
    -kupplung
    Zentrifugaläugei in Beziehung steht zu der Drehzahl des Mo-
    tors und die vorliegende Kupplung zu der erforderlichen
    Leistung: Sie richtet sich nach der Größe der vorhandenen
    Last und dem Grad der Straßenneigung. Die Wirkung ist daher
    wie bei einer Zentrifugalkupplung sehr groß.
    Sobald die Bremse angezogen wird, wird die Kupplung
    eingerückt: Zur Zeit der Beschleunigung erfolgt naaimale
    Einrückung der Kupplung, und demzufolge können Maßnahmen
    wie Motorbremee, Anschieben uns Kickstarten ohne weiteres
    angewendet werden.
    Es erübrigt sich, zu sagen, dass der preis verringert
    werden kann. Dies ist somit eine automatische Kupplung
    mit idealer Wirkung.
    Patentansprüche:

Claims (1)

  1. p ac t e n t a n s p r ü c h ssasss::sssseasssssasasssssacs:aa 1. Automatische Kupplung" insbesondere für Motorräder, dadurch gekennzeichnet, dass sie so arbeitet,, dass in direk- ter Weise entsprechend der Größe einer Beanspruchung einer Kraft übertragenden. Welle, wie Verlängerung, Verkürzung oder Verwindung durch. einen Widerstand, wie den beschleunigungs- widerstand einer getriebenen Welle, der durch den .Antrieb einer treibenden Welle oder durch seine Komponente in axialer Richtung verursacht Wird, oder in indirekter Weise durch Ermittlung der Kraft einer solchen Beanspruchung die An.- druckskraft einer Reibungskupplung angemessen verringert wird im Verhältnis der Größe des besagten Widerstandes. 2. Automatische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Andruckskraft einer Reibungskupplung saß ein angemessen elastisches Element übertragen und von einen solchen aufgenommen und das Drehmoment durch das vor- genannte elastische Element übertragen wird. 3. Automatische Kupplung nach .Anspruch. 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft übertragende YJ1elle an einer passenden Stelle mit einest Schraubkupplung od.agl. vertun-- den ist, die eine in axialer Richtung geneigte Fläche hat und deren eines Glied in axiales Richtung verschiebbar ist und bei der das Glied auf der treibenden Seite mit dein Glied auf der getriebenen Seite verbunden ist, sodaes die A.n:- drucaft der Reibungskupplung bei einer Verschiebung in axialer Richtung durch Verschiebung in der Drehrichtung des konstanten Antriebes der treibenden Vielle verringert werden
    4. Automatische Kupplung nach Anspruch 't bin 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei Wellen, die durch Einhängen eines Riemens in Drehung versetzt werden., verändert werden kann und die Wellen mittels einer Feder od.dgl, so reguliert werden, dass sie immer auseinander gehen und dass, weenn.der Abstand zwischen den beiden Wellen sich gegenüber einer bestimmten noalen Lage verringert hat, die Andruckskraft der Reibungskupplung die Verschiebung verringern kann. 5. Automatische Kupplung nach Anspruch 'i bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von zwei Wellen, auf die die Drehung durch Getrieberäder oder durch einen Riemen übertragen wird, die eine durch eine Feder oder dergl. frei verschiebbar auf einem Kreisbogen gehalten wird, dessen Mittelpunkt die an- dere Welle ist, sodass die Andruckskraft der Reibungskupplung eine Verringerung der Verschiebung bewirken kann, sobald eine drehende Verschiebung aus der genannten bestimmten Jage erfolgt ist. Automatische elektromagnetische Kupplung nach An- spruch °i bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer sol- chen Kupplung, die- so beschaffen ist, dass sie ein Dreh- Moment im wesentlichen proportional zu der Größe-des magne- tischen Feldes Überträgt, ein veränderlicher Widerstand od.w dgla in den Erregerstromkreis eingeschaltet und so verbunden ist, dass der Widerstand sich gemäss der Größe einer Ver- schiebung wie Verlängerung, Verkürzung oder Verwindung der .Kraft übertragenden Welle erhöht.
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NL272047A (de) 1900-01-01
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Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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