DE19619969A1 - Selbstsynchronisierende Kupplung für Split - Umwelt - Motoren mit 360 DEG bzw. 720 DEG - Synchronisierungs-Intervallen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Alternativantrieb Split-Umwelt-Motor für Kraftfahrzeuge. Das ist ein in der Kurbel­ welle unterteilter Motor (der auch als Modul-Motor bezeichnet wird), dem gemäß durchgeführter Hochrechnungen die Prognose gestellt wird, den Kraftstoffverbrauch und CO₂-Ausstoß um 50% senken zu können.

Die angeführten Einsparungen sind gegenüber der früheren sog. Zylinderabschaltung zu bewerten, die nur ca. 12% erbrachte, weil bei ihr noch erhebliche Pumpverluste und Reibungsverluste der befeuerungsabgeschalteten Zylinder mitzuschleppen waren. Diese Pumpverluste und Reibungsverluste entfallen beim Split- Umwelt-Motor, womit seine hohen Einsparungen zu erklären sind.

Die anspruchsvolle Bezeichnung "Split-Umwelt-Motor" wird damit begründet, daß die Split-Bauweise außer der angeführten Umweltrelevanz auch noch die technisch einfachste Ausführungs­ form eines Alternativantriebes ist, weil sie außer der Untertei­ lung im wesentlichen nur noch die selbstsynchronisierende Kupplung benötigt, wodurch ein Fahrzeug mit dieser Motor-Bauweise preis­ günstig hergestellt und massenweise eingeführt, und auf diese Weise die Umwelt auch tatsächlich verbessert werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft die weitere Ausgestaltung meiner vorhergehenden Schutzrechte: des Patentes DE 35 22 988 C2; des Patentes DE 36 19 351 C2; der Anmeldung DE 37 05 045 A1; der Anmeldung DE 39 17 494 A1 und der Anmeldung DE 40 36 492 A1; als auch zweier analogen USA-Patente und eines japanischen Pa­ tentes. Diese Schutzrechte beinhalten verschiedene Entwicklungs­ stadien der selbstsynchronisierenden Kupplung und stützen sich sämtlich auf mein grundlegendes Konzept und den Aufbau der Kupplung, die aus einem Reib-Kupplungsteil und einem Sperrklinken-Kupplungs­ teil besteht, die parallel geschaltet sind. Die Funktion der Kupplung beruht auf der Nutzung zweier entgegengesetzter Relativ-Drehrich­ tungen und zweier entgegengesetzter Kraftfluß-Richtungen zwischen den Teil-Kurbelwellen, woraus der Begriff der "Zweirichtungs­ funktion" abgeleitet wurde.

Dabei besteht das charakteristische Merkmal des Reib-Kupplungs­ teils darin, daß dieser Teil vorsätzlich unterdimensioniert ist, so daß er unter Belastung in beiden Drehrichtungen schlupft. Und das charakteristische Merkmal des Sperrklinken-Kupplungsteils besteht darin, daß die Sperrklinken in UMGEKEHRTER Dreh­ richtung greifen als die relative Start-und Hochdrehrichtung des Sekundär-Motors durch den Primär-Motor. Und hierbei wird ins­ besondere die Relativ-Drehrichtung, bei der die Teil-Kurbelwelle des Primär-Motors der Teil-Kurbelwelle des Sekundär-Motors voreilt, für den Start-und Hochdrehvorgang des Sekundär-Motors eingesetzt; und die zweite entgegengesetzte Relativ-Drehrichtung, bei der die Teil-Kurbelwelle des Sekundär-Motors (nach seinem Anspringen) der Teil-Kurbelwelle des Primär-Motors voreilt, für den Synchronisierungs-Vorgang der beiden Teil-Kurbel­ wellen genutzt. Die selbstsynchronisierende Kupplung unter­ scheidet diese zwei Relativ-Drehrichtungen mit Hilfe der o.a. charakteristischen Greifrichtung der Sperrklinken des Sperrklinken- Kupplungsteils.

Es ergeben sich aber zwei UNSICHERHEITS-Faktoren.

Einer besteht darin, daß der Reibwert des Reib-Kupplungs­ teils sich bei längerer Benutzung der Kupplung und damit ver­ änderlicher Oberflächenbeschaffenheit der Reibscheiben und dem durch Spritzöl veränderlichen Schmierzustand der Reibscheiben auch verändern kann. Da ein immer gleichmäßig und weich ver­ laufender Synchronisierungs-Vorgang der Teil-Kurbelwellen von der konstanten Größe des Reibwertes und Drehwiderstandes des Reib-Kupplungsteils abhängt, dürfte eine durch konstruktive Maß­ nahmen geschaffene Gleichhaltung des Drehwiderstandes von signi­ fikantem Vorteil sein.

Der zweite Unsicherheits-Faktor besteht darin, daß beim Wechsel von einer in die zweite Relativ-Drehrichtung der Teil- Kurbelwellen sich ein Dreh-Wendepunkt ergibt. Die Lage dieses Dreh-Wendepunktes ist zufallsbedingt, und kann z. B. auch in der kritischen Stelle liegen, bei der die Spitze einer Sperrklinken- Stirnseite die Spitze ihres Sperrad-Einrastzahnes 18 berührt, wie in Fig. 10 durch die Zahl 65 dargestellt ist. Dann würde das ganze Leistungs-Drehmoment des Sekundär-Motors allein nur über diese eine Spitze übertragen werden, und bei mehreren Sperrklinken würden (aus Gründen der Herstellungs-Toleranzen) die anderen Sperr­ klinken mit ihren Stirnseiten-Spitzen dicht vor und hinter den Spitzen ihrer jeweiligen Sperrad-Einrastzähne liegen und an der Drehmomenten- Übertragung nicht teilnehmen, mit entsprechend vorzeitiger Abnutzung der allein übertragenden Sperrklinke. Um eine solche Situation nicht entstehen zu lassen, dürfte auch hier eine durch konstruktive Maßnahmen geschaffene Verhinderung der Einrastung der Sperrklinken im näheren Bereich des Sperrad-Einrastzahnes 18 eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer der selbstsynchronisierenden Kupplung ergeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die AUFGABE zugrunde, das o.a. grundlegende Prinzip der selbstsynchronisierenden Kupplung weiter zu entwickeln, die beiden oben angeführten Unsicherheits­ faktoren aber zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß:

• - zum Reib-Kupplungsteil ein hermetisch verschlossener visko-hydraulischer-Kupplungsteil und ein Klemmrollen- Freilauf hinzugefügt,
• - die Sperrklinken von der mechanischen Betätigung auf eine selektiv wirkende hydrostatische Betätigung umgestellt und
• - die weiterhin mechanisch betätigten Teile an die neue Aus­ gestaltung der Kupplung angepaßt werden.

Dabei fungiert der Klemmrollen-Freilauf als Steuerungselement für den relativdrehrichtungs-abhängigen Einsatz des visko-hydrau­ lischen Kupplungsteils, nur für den Synchronisierungs-Vorgang. Außerdem ermöglicht der Klemmrollen-Freilauf eine originelle gegenseitige "Verriegelung" der beiden Teil-Kurbelwellen, als Abschluß des Synchronisierungs-Vorganges.

In den Reib-Kupplungsteil wird ein Ölzulauf-Drehventil inte­ griert, das die Betätigung aller Klinken nur bei der zweiten und für den Synchronisierung-Vorgang vorgesehenen Relativ-Drehrichtung zwischen den Teil-Kurbelwellen freigibt.

Den Sperrklinken wird eine gemeinsame hydrostatisch wirkende Pilot-Klinke vorgeschaltet, die das Ein- und Ausrasten der Sperr­ klinken feinfühlig vorbestimmt.

Die Drehzapfen der Pilot-Klinke und der Sperrklinken werden als Gewinde-Bolzen ausgeführt, wobei das Gewinde die Massen- Zentrifugalkräfte sowohl der Klinken als auch der Drehzapfen auf­ nimmt und am Gehäuse-Deckel abstützt.

Beim hydrostatischen Drehschwingungsdämpfer der Kupplung werden die Tangentialfedern in die Öl-Verdrängungsräume integriert, um kompakter zu bauen; und der Drehschwingungsdämpfer axial ge­ teilt.

Für die Kupplung wird ein wahlweise einzubauendes Steuer- Getriebe vorgesehen, das die Pilot-Klinke zusätzlich kontrolliert und dadurch die 360°-Synchronisierungs-Intervalle der Kupplung in 720°-Synchronisierungs-Intervalle verändert.

Die Erfindung wird anhand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen halben Achs-Längsschnitt durch die Kupplung.

Fig. 2 zeigt einen halben Querschnitt durch die Kupplung gemäß Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen anderen halben Querschnitt durch die Kupplung gemäß Schnittlinie 3-3 der Fig. 1.

Fig. 4 zeigt ein Fragment eines anderen halben Achs-Längs­ schnittes durch die Kupplung.

Fig. 5 zeigt ein Fragment noch eines anderen halben Achs- Längsschnittes durch die Kupplung gemäß Schnitt­ linie 5-5 der Fig. 2.

Fig. 6 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch die Kupplung gemäß Schnittlinie 6-6 der Fig. 2.

Fig. 7 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch die Kupplung gemäß Schnittlinie 7-7 der Fig. 6.

Fig. 8 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch die Kupplung gemäß Schnittlinie 8-8 der Fig. 2.

Fig. 9 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch die Kupplung gemäß Schnittlinie 9-9 der Fig. 2.

Fig. 10 zeigt die Rotations-Versatz-Lage der Pilot-Klinken- Einbuchtung zu einer Sperrklinken-Zahnlücke im Sperrad, radial auf das Sperrad gesehen.

Fig. 11 zeigt das prinzipielle Schalt-und Funktionsschema der erfindungsgemäßen 360°-Kupplung, als radiale Drauf­ sicht auf die teilweise aufgeschnittene Kupplung, mit Veranschaulichung aller schaltrelevanten Kupplungs- Bauteile und seitengerechter wie auch umdrehungsgerechter Darstellung dieser Bauteile. Nicht gezeigt ist das Steuergetriebe, das die 360°-Synchronisierungs-Intervalle in 720°-Synchronisierungs-Intervalle verändert.

Bezugszeichenliste

1 Primär-Motor
2 Sekundär-Motor
3 Teil-Kurbelwelle des Primär-Motors - vorderes Ende
4 Teil-Kurbelwelle des Sekundär-Motors - hinteres Ende
11 Kettentrieb zur Teil-Nockenwelle von 1
12 Split-Ausgleichswelle von 1
18 Einrastzähne der Einrast-Lücken 64 im Sperrad 62
20 Stirn-Zahnrad für den Aggregatenantrieb von 1
21 Stirn-Zahnrad von 12
22 Laufspur der Pilot-Klinke 76
23 Gemeinsame Laufspur der Sperrklinken 90
24 Abhebevorrichtung und Zylinder für die Pilot-Klinke
25 Drucköl-Schalter
26 Ölbohrungen in der Kurbelwelle
27 Kreuzverzahnung
28 Schub-Feder (wegen ihrer Länge z. B. als Doppelfeder ausgebildet)
29 Lagerungs- und Teilungs-Zylinderfläche des Drehschwingungsdämpfers
30 Kupplungs-Gehäuse
31 Gehäuse-Deckel
32 Halteschrauben von 31
33 Zentraler Lagerzapfen, eingepreßt in 30
34 Zentrale Befestigungsschraube für die vormontierte Kupplung
35 Stützlager der Pilot-Klinke
36 Zentraler Betätigungskolben und Zylinder der Kupplung
37 Stützlager der Sperrklinken
38 Sternblattfeder der Kupplung, befestigt an 36, dient als:

• - Rückstellfeder für 36 und
• - Parallel-Führungselement für die teilweise Parallelführung von 36

39 Spalt des Winkel-Hubes des Drehschwingungs-Dämpfers
40 Reibscheibe der Kupplung, mit Innenverzahnung und auf dem Gehäuse 51 schiebbar gelagert
41 Erster Reib-Segmentring der Kupplung, befestigt an 36
42 Zweiter Reibring der Kupplung, drehbar mit Begrenzungen
43 Klauenkupplung zwischen 41 und 42, axial beweglich
44 Radiale Ausleger von 42, jeder Ausleger mit Anschlag 45 und 4-eckigem Dämpferkolben, der zusammen mit 31 einen hydro­ statischen Dämpfer bildet
45 Anschlag von 44
46 Rückstellfeder für 44 bzw. 42
47 Halterung für 46
48 Rippen der Dämpfer-Nabe 66
49 Gegenanschlag zu 45
50 Visko-hydraulischer Kupplungsteil, hermetisch abgeschlossen und mit einem besonderen Visko-Medium permanent gefüllt
51 Gehäuse von 50, außen und innen verzahnt
52 Deckel von 50
53 Ausdehnungs-Membrane von 50, für die thermische Ausdehnung des Visko-Mediums
54 Dichtringe von 50
55 Nabe von 50, außen und innen verzahnt
56 Drehlager von 50
57a Kräfte-Vieleck, für eine Drehschwingungs-Ausschlagrichtung
57b Kräfte-Vieleck, als Spiegelbild von 57a, für die zweite Drehschwingungs-Ausschlagrichtung
β Versatzwinkel der Pilot-Klinke zur Sperrklinke
58 Klemmrollen-Freilauf mit Zylinderrollen
59 Klemmring mit äußeren Evolventen-Ausschnitten für 58
60 Sonnen-Stirn-Zahnrad des Steuergetriebes für 720°-Kupplungen
61 Tast-Kopf der Pilot-Klinke 76
62 Sperrad des Sperrklinken-Kupplungsteils mit zwei Klinkenspuren und Nabenrohr, das außen verzahnt ist
63 Einbuchtung in der Laufspur 22 der Pilot-Klinke, mit mäßig abfallender und ansteigender Rampe
64 Einrast-Lücken in der Laufspur 23 der Sperrklinken, mit mäßig abfallenden Einlauframpen und steilen und hinterschnittenen Einrastzähnen für die Klinken
α Hinterschnitt-Winkel der Sperrad-Einrastzähne, entsprechend den Neigungswinkeln der Klinken-Stirnseiten
65 Kritische Position der Sperrklinke, bei der die Spitze der Klinken-Stirnseite die Spitze des Sperrad-Einrastzahnes trifft
66 Dämpfer-Nabe
67 Sperrad/Dämpfer Deckel
68 Sperrad-Einsatzring mit Innen-Rippen = äußere Gehäusehälfte des Dämpfers
69 Dämpfer-Schrauben
70 Lose Viereck-Kolben des hydrostatischen Drehschwingungs- Dämpfers
71 Tangential-Federn des hydrostatischen Drehschwingungs-Dämpfers
72 Dichtringe der Ölzuführung zum Drehschwingungsdämpfer
73 Ölbohrungen in 30
74 Kugellager der Kupplungs-Nabe
75 Ölbohrungen zum Drehschwingungsdämpfer 66; 68; 70; 71
76 Pilot-Klinke
77 Gegengewicht der Pilot-Klinke
78 Tiefster Bereich der Einbuchtung in der Laufspur der Pilot-Klinke
79 Steuerschieber und Zylinder der Pilot-Klinke
80 Drehventil-Steuerschlitze im zweiten Reibring 42 und im Gehäuse-Deckel 31
81 Öl-Zuführungsrohr mit zwei Ringdichtungen
82 Gewinde-Drehzapfen der Pilot-Klinke, mit innerem Spreiz­ kegel und Schraube
83 Halte-Vorrichtung für 79 mit Kugeln und Federn
84 Tiefste Bereiche der Einrast-Lücken für die Sperrklinken im Sperrad
85 Satelliten-Stirn-Zahnrad des Steuergetriebes für 720°-Kupplungen
86 Getriebe-Schnecke des Steuergetriebes
87 Schnecken-Zahnrad zu 86
88 Nocken des Steuergetriebes, greift unter das Gegengewicht 77 und sperrt die Bewegungen der Pilot-Klinke 76
89 Achse des Nockens 88
90 Sperrklinke, mehrere Stück, auch ungleichmäßig am Umfang der Kupplung verteilt
91 Federnde Stirnseite der Sperrklinke
92 Gegengewicht der Sperrklinke
93 Betätigungskolben und Zylinder der Sperrklinken
94 Öl-Ringleitung zu 93
95 Gewinde-Drehzapfen der Sperrklinken, mit inneren Spreiz­ kegeln und Schrauben
96 Arretier-Vorrichtung der Sperrklinken mit Rolle und Feder
97 Rückschlagventil der Pilot-Klinke 76
98 Rückschlagventil der Sperrklinken 90
99 Verschlußring der Ringleitung 94
100 Gleitlager der Kupplung
101 Öl-Ringdichtung
102 Kupplungsmuffe
a und b Ausschlagrichtungen nach beiden Seiten eines pulsierenden Drehmomentes der Sekundär-Motor Teil-Kurbelwelle 4, die zur festen "Verriegelung" zwischen 40; 41; 42; 58 und 90 führen
I Erste Relativ-Drehrichtung des Primär-Motors 1 zum Sekundär-Motor 2 während des Start- und Hochdrehvorganges des Sekundär-Motors
II Zweite Relativ-Drehrichtung (entgegengesetzt zu I) des Sekundär- Motors 2 (nach seinem Feuerungsbeginn) zum Primär-Motor 1 während des Synchronisierungs-Vorganges der beiden Teil- Kurbelwellen
III Allgemeine Drehrichtung der selbstsynchronisierenden Kupplung

Ausgehend von der bisher von mir offengelegten Bauweise der selbstsynchronisierenden Kupplung, wird zum mechanischen Reib- Kupplungsteil 40; 41; 42 ein visko-hydraulischer Kupplungsteil 50 und ein Klemmrollen-Freilauf 58 hinzugefügt, die parallel geschaltet sind.

Der visko-hydraulische Kupplungsteil besteht aus einem runden Trommel-Gehäuse 51 mit axialer Vielkeil-Innenverzahnung, einer runden Trommel-Nabe 55 mit axialer Vielkeil-Außenverzahnung, mehreren Visko-Scheiben in Ringform, die abwechselnd mit dem Gehäuse und mit der Nabe verzahnt sind, zwei Ring-Dichtungen 54 an der Nabe und einer Ausdehnungs-Membrane 53 für das Visko-Medium. Der visko-hydraulische Kupplungsteil ist hermetisch abgeschlossen und mit einem besonderen Visko-Medium permanent gefüllt. Außerdem hat das Gehäuse 51 eine teilweise axiale Vielkeil-Außenverzahnung, auf der die Reibscheibe 40 der Kupplung längs verschiebbar ist, und in seiner Nabe 55 eine axiale Vielkeil-Innenverzahnung, die drehmo­ mentenübertragend zu der Vielkeil-Außenverzahnung des Nabenrohres des Sperrades 62 paßt.

Der Klemmrollen-Freilauf 58 besteht aus mehreren losen Zylinder-Rollen, einem Klemmring 59 mit äußeren Evolventen-Aus­ schnitten, kleinen Schub-Bolzen und Federn, für jede Klemm-Rolle, und einem innen glatten Außenring, der gleichzeitig der hintere Deckel des visko-hydraulischen Kupplungsteils ist.

Der Klemmrollen-Freilauf ist zwischen das Gehäuse 51 und die Nabe 55 des visko-hydraulischen Kupplungsteils und mit so einer Greifrichtung installiert, daß bei der ersten Relativ-Drehrichtung I zwischen den Teil-Kurbelwellen, das ist beim Start- und Hochdreh­ vorgang des Sekundär-Motors, der Freilauf greift und das Start-Dreh­ moment, am visko-hydraulischen Kupplungsteil vorbei, von der Teil- Kurbelwelle 3 des Primär-Motors 1, über den blockierenden Klemm­ rollen-Freilauf 58 und über das Gehäuse 51 auf die schlupfende Reib- Scheibe 40 übertragen wird, die durch Zusammenpressen der Reib­ ringe 41; 42 den stehenden Sekundär-Motor 2 in Bewegung setzt und anschließend hochdreht.

Nach dem Anspringen und Feuerungsbeginn des Sekundär-Motors wächst seine Drehzahl. Dabei wird der Dreh-Wendepunkt zwischen den beiden Relativ-Drehrichtungen der Teil-Kurbelwellen erreicht, und die erste Relativ-Drehrichtung I wechselt in die umgekehrte zweite Relativ-Drehrichtung II. Infolgedessen löst sich der Klemm­ rollen-Freilauf 58, und damit beginnt der Synchronisierungs-Vorgang, bei dem das Leistungs-Drehmoment des Sekundär-Motors 2 von seiner Teil-Kurbelwelle 4 über den jetzt blockierten Reib-Kupplungsteil 40; 41; 42 und den schlupfenden visko-hydraulischen Kupplungsteil 50 auf die Teil-Kurbelwelle 3 des Primär-Motors 1 mit der ca. umge­ kehrten Relativ-Drehrichtung II und mit umgekehrter Kraftfluß- Richtung als beim Start-Vorgang übertragen wird.

Der Synchronisierungs-Vorgang, bei dem die beiden Teil- Kurbelwellen 3 und 4, durch das Leistungs-Drehmoment des Sekundär- Motors angetrieben, und durch den zähen Drehwiderstand des visko- hydraulischen Kupplungsteils untereinander gebremst, sich zueinander langsam verdrehen, wird durch das Einrasten der Sperrklinken 90 in ihre jeweiligen Einrast-Lücken 64 im Sperrad 62 beendet. Die Einrastung erfolgt elastisch, wobei der Drehschwingungs-Dämpfer 71 der Kupplung als Torsions-Auffangpuffer dient.

Der oben beschriebene Einsatz des visko-hydraulischen Kupplungs­ teils beseitigt aufgabengemäß den ersten der o.a. Unsicherheitsfaktoren, indem beim Synchronisierungs-Vorgang der veränderungs-anfällige Reibwert und Drehwiderstand im Reib-Kupplungsteil durch den weit­ gehend konstanten Drehwiderstand des visko-hydraulischen Kupplungs­ teils ersetzt wird.

Der Klemmrollen-Freilauf 58 und die Sperrklinken 90 des Sperr­ klinken-Kupplungsteils weisen noch ein weiteres erfindungsgemäßes Kriterium auf, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ihre Greifrichtungen gegeneinander gerichtet sind: wobei insbesondere der Klemmrollen- Freilauf, wie o.a., bei der ersten Relativ-Drehrichtung zwischen den Teil-Kurbelwellen in Richtung "a" der Fig. 11, d.i. beim Start- und Hochdrehvorgang des Sekundär-Motors greift, - dagegen die Sperr­ klinken bei der umgekehrten zweiten Relativ-Drehrichtung zwischen den Teil-Kurbelwellen in Richtung "b" der Fig. 11, d.i. bei feuern­ dem Sekundär-Motor greifen.

Dadurch kommt am Ende des Synchronisierungs-Vorganges eine feste gegenseitige drehmomentenmäßige "Verriegelung" zwischen dem Klemmrollen-Freilauf und den Sperrklinken, und somit zwischen den beiden Teil-Kurbelwellen, zustande, die sich drehmomentenmäßig einerseits auf den Klemmrollen-Freilauf und den Reib-Kupplungsteil, und andererseits auf die Sperrklinken, abstützt.

Man vergegenwärtige sich diesen Verriegelungs-Vorgang aus­ gehend von einer Dreh-Oszillation zwischen den beiden Teil-Kurbel­ wellen, indem bei jedem Dreh-Schwingungsausschlag in Richtung "a", der Ausschlag durch den Klemmrollen-Freilauf 58 gestoppt wird, - dagegen bei jedem Dreh-Schwingungsausschlag in Richtung "b", der Ausschlag durch die Sperrklinken 90 gestoppt wird, wobei aber der Klemmrollen-Freilauf sich stufenlos nachstellt. Dadurch verkleinern sich Schritt für Schritt die hin und her gehenden Dreh-Oszillations- Ausschläge, bis sie schließlich ganz unterdrückt werden (und was ein eventuelles "hämmern" der Sperrklinken unterbindet).

Auf diese Weise kommt eine rigide Verbindung zwischen den beiden Teil-Kurbelwellen in der Kupplung zustande, die sich nur löst, wenn der Autofahrer durch "Gasrücknahme" den Öldruck im Zylinder 36 des Reib-Kupplungsteils senkt und der Reib-Kupplungsteil seine Stützfunktion unterbricht.

Für den beschriebenen Verbindungszweck, und um eine feste drehmomentenmäßige Abstützmöglichkeit für den Klemmrollen-Frei­ lauf zu schaffen, ist der Reib-Kupplungsteil und seine Drehmomenten- Übertragungsfähigkeit bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Kupplung größer dimensioniert als bei den selbstsynchronisierenden Kupplungen nach meinen früheren Schutzrechtanmeldungen.

Die hydraulische, exakter ausgedrückt, hydrostatische Betätigung der erfindungsgemäßen selbstsynchronisierenden Kupp­ lung ist so ausgelegt, daß mehrere hintereinander angeordnete "Ein/Aus"-Steuerelemente das Einrasten der Sperrklinken nur dann gestatten, wenn alle diese Steuerelemente auf die Position "Ein" durchgeschaltet sind.

Das erste Steuerelement ist ein Ölzulauf-Drehventil, das in den Reib-Kupplungsteil integriert ist, und das auf die Relativ-Drehrich­ tungen zwischen den Teil-Kurbelwellen reagiert. Bei der ersten Relativ-Drehrichtung I, d.i. beim Start- und Hochdrehvorgang des Sekundär-Motors durch den Primär-Motor, ist das Drehventil ge­ schlossen, d. h. in Position "Aus". Nur bei der zweiten Relativ- Drehrichtung II zwischen den Teil-Kurbelwellen, d.i. während des Synchronisierungs-Vorganges, wechselt das Drehventil in die Position "Ein" und gibt den Drucköl-Strom zu den weiteren Steuer­ elementen frei. Dabei wird für die Drehbetätigung und insbesondere für das Öffnen des Drehventils das Reib-Drehmoment des Reib-Kupp­ lungsteils genutzt. Mit Hilfe des Drehventils werden z. B. unerwünschte Springbewegungen der Sperrklinken während des Start-Vorganges vermieden.

Das Drehventil wird durch einen Reibring 42 der Kupplung und den Gehäusedeckel 31 gebildet, wobei in die gegenseitigen Berührungs­ flächen der zwei o.a. Teile entsprechende Steuer-Schlitze 80 einge­ arbeitet sind. Beide Reibringe 41; 42 sowie der zentrale Betätigungs­ kolben 36 der Kupplung sind im Kupplungsgehäuse 30 und im Gehäuse- Deckel 31 drehbar gelagert, und die Reibringe miteinander mittels einer Klauenkupplung 43 verbunden, die eine axiale Abstandsänderung gestattet. Die Reibringe sind aber nur in einem begrenzten Winkelbereich zwischen den Anschlägen 45 und 49 drehfähig, und Rückstellfedern 46 zwängen die Reibringe an den ersten dieser Anschläge 45, was mit der ersten Relativ-Drehrichtung I der beiden Teil-Kurbelwellen, d.i. mit der Start-Drehrichtung des Sekundär-Motors drehrichtungsmäßig identisch ist. Die Drehbewegungen der Reib-Ringe werden in beiden Richtungen, insbesondere aber bei ihrem Rückgang in die Ausgangs­ position am Anschlag 45 hydrostatisch gedämpft. Die Dämpfer werden durch die radialen Ausleger 44 des Reibringes 42, die 4-Eck-Kolben sind, und durch um diese Kolben angeordnete Einfassungen gebildet.

Die Drucköl-Zuführung zum Drehventil erfolgt vom zentralen Betätigungskolben 36 der Kupplung durch ein einsteckbares Öl-Zuführungs­ rohr 81, mit zwei Ringdichtungen, das zwischen dem Kupplungsgehäuse 30 und dem Gehäuse-Deckel 31, und in einem Ausschnitt der Stern- Blattfeder 38, angeordnet ist.

Das zweite Steuerelement der Kupplung ist eine Pilot-Klinke 61; 76; 77, die den Sperrklinken 90 vorgeschaltet ist, und die das Ein- und Ausrasten der Sperrklinken selektiv einleitet und kontrolliert. Die Pilot-Klinke verhindert das Einrasten der Sperrklinken, wenn sich die Spitzen 91 der Sperrklinken im näheren Bereich der Spitzen der Sperrad-Einrastzähne 18 befinden, 65 in Fig. 10.

Die Pilot-Klinke besteht aus einem Klinkenarm 76, Tastkopf 61, Gegengewicht 77, Lagerbolzen 82, Steuerschieber 79 mit Zylinder, Arretiervorrichtung 83 und einer Abhebevorrichtung 24. Die Pilot- Klinke hat eine eigene Laufspur 22 auf dem Sperrad 62, in der eine in die Tiefe der Laufspur gehende Einbuchtung 63 mit mäßig abfallen­ der und ansteigender Rampe angeordnet ist. Der Tastkopf ist im Berührungsbereich mit der Laufspur und quer zur Laufspur zylindrisch abgerundet, und hat beiderseits der Abrundung und auf die Rampen der Laufspur-Einbuchtung gerichtete Anlaufschrägen. Der Tastkopf tastet die Laufspur tiefenmäßig ab.

Der Steuerschieber 79 der Pilot-Klinke wird wie ein Kolben durch Drucköl beaufschlagt. Der Steuerschieber drückt den Pilot­ klinken-Tastkopf 61 in die Einbuchtung 63 der Laufspur 22 ein, und gibt dadurch seitliche Steuerschlitze im Zylinder des Steuerschiebers frei, durch die der Druckölstrom weiter zu den Sperrklinken 90 des Sperrklinken-Kupplungsteils gelangen kann.

Die Arretiervorrichtung besteht aus Kugeln und Federn, die in seitliche kreisrunde Rillen z. B. am Steuerschieber einrasten, und die den Steuerschieber 79 in seinen zwei Bewegungspositionen bis zu einer bestimmten Schieber-Längskraft festhalten.

Das Gegengewicht der Pilot-Klinke ist so angeordnet und be­ messen, daß die Klinke bei Einwirkung der Massen-Zentrifugalkräfte sich im wesentlichen neutral verhält, und weder zum selbständigen Einrasten noch Ausrasten neigt.

Die Abhebevorrichtung 24 hebt die Pilot-Klinke von ihrer Lauf­ spur 22 bei nichtfeuerndem Sekundär-Motor 2 ab, und ist durch eine Druckölleitung direkt mit dem zentralen Betätigungs-Kolben und Zy­ linder 36 verbunden. Die Abhebevorrichtung besteht aus einem Zylinder, Kolben, Kolbenstange mit Abhebezahn und Feder, wobei die Feder bei unbeaufschlagtem Kolben die Abhebefunktion ausübt.

Die Pilot-Klinke 76 kann sowohl als ablaufende wie auch als auflaufende Klinke ausgeführt sein.

Die Steuerimpulse der o.a. Steuerelemente betätigen die Sperrklinken 90 des Sperrklinken-Kupplungsteils, die die beiden Teil-Kurbelwellen 3 und 4 drehfest zusammenkuppeln.

Die Kupplung kann mehrere Sperrklinken haben, auch mit un­ gleichmäßiger Verteilung am Umfang der Kupplung. Alle Sperrklinken laufen auf einer gemeinsamen Spur 23 auf dem Sperrad 62, die indi­ viduell und für die einzelnen Sperrklinken passend verteilte Einrast- Lücken 64 aufweist. Die Einrast-Lücken haben mäßig abfallende Ein­ lauframpen und steil gestellte Einrastzähne 18 an den anderen Enden der Lücken. Zu jeder Sperrklinke gehört ein eigener Betätigungs­ kolben 93 und Zylinder, wobei alle diese Zylinder vom Steuerschieber 79 der Pilot-Klinke gleichzeitig mit Drucköl versorgt werden, das über eine Ringleitung 94, die in der Innenbohrung des Gehäuse-Deckels 31 eingearbeitet ist, zufließt; und die Ringleitung mit einem in die Deckel- Bohrung eingepreßten Ring 99 verschlossen ist. Die kraftübertragen­ den Stirnseiten der Sperrklinken sind federnd 91 ausgeführt, um bei den vorkommenden Erstellungstoleranzen die durch die einzelnen Klinken übertragene Motor-Drehmomentenanteile auszugleichen. Außerdem stehen die Stirnseiten unter 90° + α° zu den Verbindungs­ linien zwischen Kupplungs-Drehachse und Stirnseite der Sperrklinken, Fig. 9 und Fig. 10, wobei α° die entsprechenden Hinterschnitts- Winkel der Einrastzähne am Sperrad 62 sind. Durch die Hinterschnitts- Winkel α° werden die Sperrklinken am Sperrad festgehalten, so­ lange das Leistungs-Drehmoment des Sekundär-Motors auf sie einwirkt.

Die Sperrklinken haben Gegengewichte 92, um bei Einwirkung der Massen-Zentrifugalkräfte sich im wesentlichen neutral zu verhalten, und weder zum selbständigen Einrasten noch Ausrasten zu neigen. Außerdem ist zu jeder Sperrklinke eine Arretier-Vorrichtung 96 zu­ geordnet, die die Sperrklinke in eingerasteter als auch ausgerasteter Position festhält. Die Arretier-Vorrichtung besteht aus einer Rolle am Auslegerarm der Sperrklinke, einem im Gehäuse-Deckel 31 geführten Kolben mit Arretier-Rippe und einer Feder hinter dem Kolben. Die Arretier-Vorrichtung ist konstruktionsmäßig so ausgelegt, daß durch die entsprechende Lage der Arretier-Rippe zur Rolle, die Stirnseite der ausgerasteten Sperrklinke von der Laufspur 23 am Sperrad 62 leicht abgehoben wird.

Am Sperrad 62 ist die Einbuchtung 63 in der Laufspur 22 der Pilot-Klinke 76 und eine der Einrast-Lücken 64 in der Laufspur 23 der Sperrklinken 90 untereinander rotationsmäßig koordiniert, Fig. 10. Dabei liegt der Endpunkt des tiefsten Bereiches 78 der Einbuchtung 63 in der Laufspur der Pilot-Klinke auf gleichem Radius des Sperrades 62 wie der Anfangspunkt des tiefsten Bereiches 84 einer der Einrast-Lü­ cken 64 der Sperrklinken-Laufspur, oder funktionsmäßig entsprechend. Das bedeutet, daß die beiden genannten Punkte z. B. so übereinander liegen können, wie in Fig. 10 gezeigt, und die beiden Klinken wie vorgesehen funktionieren. - Das bedeutet aber auch, daß bei einem rotationsmäßigen Versatz der Pilot-Klinke zur angeführten Sperrklinke von z. B. β°, Fig. 2 und Fig. 3, auch die beiden genannten Punkte zueinander rotationsmäßig um β° versetzt sein müssen, damit die Pilot-Klinke und die benannte Sperrklinke auch wieder wie vorher funktionieren können. Dabei muß nur eine Einrast-Lücke wie oben beschrieben rotationsmäßig koordiniert sein, damit die für diese Lücke vorgesehene Sperrklinke einrasten kann, weil dann die anderen Sperrklinken in ihre jeweiligen Lücken auch richtig einrasten.

Die oben beschriebene hydraulische Betätigung der Sperrklinken und die feinfühlige Vorbestimmung der Einrastpunkte der Sperrklinken durch die Pilot-Klinke beseitigt aufgabengemäß auch den zweiten der o.a. Unsicherheitsfaktoren bei meinen früheren Schutzrechtanmeldungen, indem durch die drehbewegungsmäßige Koordinierung der Bewegungen der Pilot-Klinke und der Sperrklinken, das Einrasten der Sperrklinken im näheren Bereich der Einrastzähne 18 der Einrastlücken 64 im Sperrad mit Sicherheit verhindert wird.

Der Gewinde-Drehzapfen 82 der Pilot-Klinke 76 und die Gewinde- Drehzapfen 95 der Sperrklinken 90 sind im wesentlichen radial zur Drehachse der selbstsynchronisierenden Kupplung angeordnet. Das bedeutet, daß die Drehzapfen sowohl exakt radial, als auch mit einer Winkelstellung zur exakt radialen Lage arrangiert sein können. Dadurch schwenken die Pilot-Klinke und die Sperrklinken in Ebenen, die im wesentlichen tangential zur Drehachse der Kupplung liegen.

Die Drehzapfen haben ein über die ganze Länge der Zapfen gehendes Außengewinde, Kegelköpfe, die an der Peripherie der Kupplung angeordnet sind, durchgehende zentrale Längsbohrungen mit einer kegeligen Erweiterung der Bohrungen am kopffreien Ende der Drehzapfen und mehrere radiale Schlitze im Bereich der kegelig erwei­ terten Bohrungen. In den kegeligen Erweiterungen sind kegelige Spreiz-Muttern, und in den zentralen Längsbohrungen Spannschrauben plaziert, die in die Spreiz-Muttern eingreifen und deren Schrauben­ köpfe in Vertiefungen der Kegelköpfe der Drehzapfen untergebracht sind, Fig. 2.

Die Klinken 76; 90 haben in ihren mittigen Längsmuffen Gewinde-Bohrungen, die den Außengewinden der Drehzapfen entsprechen.

Die Drehzapfen der Klinken sind im Gehäuse-Deckel 31 der Kupp­ lung befestigt. Dafür hat der Gehäuse-Deckel an seiner Peripherie axial vorstehende Stützlager 35; 37 für die Aufnahme der Kegelköpfe der Drehzapfen, und in seinem rohrförmigen inneren Bereich Gewinde- Bohrungen, die den Außengewinden der Drehzapfen entsprechen.

Die Drehzapfen werden durch die Stützlager des Gehäuse-Deckels und durch die Gewinde-Bohrungen der Klinken, in die Gewinde-Boh­ rungen des Gehäuse-Deckels mit einem begrenzten Drehmoment bis zur Anlage der Kegelköpfe eingeschraubt, und mit Hilfe der Spann­ schrauben in den Drehzapfen, die die geschlitzten Außengewinde der Drehzapfen spreizen, in den Gewinde-Bohrungen des Gehäuse-Deckels sicher fixiert. Auf diese Weise dienen die durchgehenden Außengewinde der Drehzapfen und ihre Gewinde-Flanken zur Aufnahme der Massen- Zentrifugalkräfte sowohl der Klinken als auch der Drehzapfen, und die Drehzapfen sind wieder leicht demontierbar.

Ein wahlweise einzubauendes Steuerelement ist ein Steuergetriebe, das die Pilot-Klinke zusätzlich kontrolliert, wenn die Synchronisierungs- Intervalle der selbstsynchronisierenden Kupplung von 360° auf 720° verändert werden sollen. Damit erfolgt die Synchronisierung der bei­ den Teil-Kurbelwellen 3 und 4 der Teil-Motoren 1 und 2 nach jeweils zwei vollen Relativumdrehungen, oder nach einer Vielzahl von zwei vollen Relativumdrehungen.

Das Steuergetriebe umfaßt einen Getriebezug, bestehend aus einem kupplungs-koaxialen Sonnen-Stirnzahnrad 60, das permanent mit dem Sperrad 62 und somit mit der Teil-Kurbelwelle 3 des Primär- Motors 1 verbunden ist, Fig. 1, einem Satelliten-Stirnzahnrad 85, das durch das Sonnen-Zahnrad ständig angetrieben wird, Fig. 2, einer Getriebe-Schnecke 86, Fig. 8, auf der Welle des Satelliten-Zahnrades, die mit dem Satelliten-Zahnrad fest verbunden ist, einem Schnecken- Zahnrad 87, Fig. 6 und Fig. 8, das durch die Getriebe-Schnecke angetrieben wird, und einem Nocken 88, Fig. 7, auf der Welle des Schnecken-Zahnrades, die mit dem Schnecken-Zahnrad fest verbunden ist; wobei der Nocken unmittelbar unter das Gegengewicht 77 der Pilot- Klinke 76 greift, Fig. 6, und die Bewegungsfreiheit der Pilot-Klinke periodisch blockiert.

Das Gesamt-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Sonnen-Zahn­ rad und dem Nocken beträgt 1 : 2; und die Teile 85; 86; 87 und 88 sind am Kupplungs-Deckel 31 montiert.

Der Nocken hat eine, auf seine Drehachse bezogen, radiale Erhebung, die sich im wesentlichen über 90° seiner Umdrehung er­ streckt, so daß während 1/4 der Nocken-Umdrehung die Pilot-Klinke 76 vom Kontakt mit ihrer Laufspur 22 am Sperrad 62 gehindert, und somit blockiert wird. Die radiale Erhebung des Nockens trifft umdre­ hungsmäßig genau auf die Einbuchtung 63 in der Pilot-Klinken-Lauf­ spur 22, - was wegen des Steuergetriebe-Übersetzungsverhältnisses von 1 : 2 aber nur bei jeder zweiten Umdrehung des Sperrades erfolgt. Dadurch wird das Einrasten der Sperrklinken der Kupplung nur bei jeder dazwischenliegenden zweiten Umdrehung freigegeben, womit eine selbstsynchronisierende Kupplung mit 720°-Relativsumdrehung-Inter­ vallen entsteht.

Soll eine selbstsynchronisierende 720°-Kupplung in eine selbst­ synchronisierende 360°-Kupplung umgestaltet werden, genügt es das Steuergetriebe, bestehend aus den o.a. Sonnen-Zahnrad 60, Satelliten- Zahnrad 85, Getriebe-Schnecke 86, Schnecken-Zahnrad 87 und No­ cken 88 einfach wegzulassen! Dann synchronisiert und kuppelt die Kupplung beide Teil-Kurbelwellen 3 und 4 der Teil-Motoren 1 und 2 wieder nach jeweils 360°, d. h., daß die Synchronisierung nach je­ weils einer vollen Relativumdrehung, oder nach einer Vielzahl von einer vollen Relativumdrehung, der Teil-Kurbelwellen erfolgt.

Der Drehschwingungsdämpfer, der in meinen vorhergehenden Schutzrechten aus mehreren Tangential-Federn und aus rotativen hydrostatischen Dämpfer-Zylindern und Kolben bestanden hat, wobei die Federn und die Zylinder nebeneinander angeordnet waren, behält das gleiche Funktionsprinzip, - hat in der vorliegenden Erfindung aber eine geänderte Bauweise, bei der die Federn in die hydrostatisch wirkende Dämpfer-Zylinder integriert sind. Das verkürzt wesentlich die Dämpfer-Länge.

Der innovative Drehschwingungsdämpfer hat eine äußere Ge­ häusehälfte in Form eines zylindrischen Hohlkörpers mit mehreren radial nach innen vorstehenden Viereck-Rippen 68, Fig. 3, wobei der Hohlkörper in die Innenbohrung des Sperrades 62 z. B. einge­ preßt ist. Die innere Gehäusehälfte bildet die Dämpfer-Nabe 66, auch in Form eines zylindrischen Hohlkörpers, der mehrere radial nach außen vorstehende Viereck-Rippen hat. Die Dämpfer-Nabe ist zur äußeren Gehäusehälfte drehbar beweglich, auf einer Zylinder­ fläche 29, Fig. 1, die konzentrisch zur Drehachse der Kupplung liegt, die durch die gegenseitigen Berührungsflächen der Viereck- Rippen beider Gehäusehälften gebildet werden, und die gleichzeitig auch als Lagerungsdurchmesser für die Dämpfer-Nabe 66 dient. Am hinteren Ende ist das Dämpfer-Gehäuse durch einen anschraubbaren Deckel 67 verschlossen.

Im Dämpfer-Gehäuse und zwischen den Viereck-Rippen befin­ den sich mehrere lose Viereck-Kolben 70, jeweils in linker und rechter Ausführung, Fig. 3, die den Innenraum-Querschnitt des Dämpfer-Gehäuses konturmäßig ausfüllen. Die Anzahl der linken und rechten Viereck-Kolben ist so groß wie die Anzahl der vorstehen­ den Viereck-Rippen der äußeren Gehäuse-Hälfte bzw. der Dämpfer- Nabe.

Die Viereck-Rippen der äußeren Gehäuse-Hälfte und die Vier­ eck-Rippen der Nabe stehen im unbelasteten Zustand des Dämpfers übereinander und bilden Kammern, in denen die Viereck-Kolben, wenn sie beiderseits an den Rippen anliegen, zwischen den Kolben Winkel-Spalte 39 freilassen, die den Winkel-Hub des Drehschwingungs- Dämpfers ergeben. Die Viereck-Kolben haben in Richtung auf die Winkel-Spalte Sacklöcher, in denen die Dämpfer-Tangentialfedern 71 angeordnet sind, die die Kolben auseinander und an die Viereck-Rippen zwängen. Auch befindet sich Motor-Öl zwischen den Viereck-Kolben, das den hydrostatischen Dämpfungseffekt erzeugt.

Die Viereck-Kolben, das Dämpfer-Gehäuse und die Gehäuse- Rippen sind konstruktionsmäßig auch noch so ausgestaltet, daß bei Verdrehung der Dämpfer-Nabe 66 gegenüber der äußeren Gehäuse- Hälfte 68, die Viereck-Rippen der Dämpfer-Nabe die inneren Partien der Viereck-Kolben 70 beaufschlagen, und durch Stern-Kraftvielecke 57a, Fig. 3, die sich mit jeweils einer Kraft-Komponente radial nach außen auf den runden Innenflächen der äußeren Gehäuse-Hälfte abstützen, die Dämpfer-Federn 71 zusammendrücken. Die anderen Enden der Dämpfer-Tangentialfedern stützen sich dabei, ebenfalls über die Viereck-Kolben, auf den Viereck-Rippen der äußeren Gehäuse- Hälfte ab. Dabei wird ein Kippen der Kolben durch die o.a. Stern- Kräftevielecke verhindert.

Die Stern-Kräftevielecke gelten spiegelbildlich auch für die andere Ausschlagrichtung des Drehschwingungs-Dämpfers, 57b, wo­ durch der Drehschwingungs-Dämpfer in beiden Dreh-Ausschlag-Rich­ tungen wirken kann. Der Drehschwingungs-Dämpfer wird durch Schrau­ ben 69 zusammengehalten, die in den Rippen der äußeren Gehäuse- Hälfte 68 angeordnet sind.

Im Dämpfer-Gehäuse, in den Feder-Kammern, befindet sich Motoröl, das durch die Ölbohrungen 75, unter Mitwirkung der beiden Dichtungen 72 laufend nachgespeist wird; wobei das erwärmte Öl durch Spalte aus dem Drehschwingungs-Dämpfer abströmt.

Als drehfestes Verbindungselement zwischen der selbstsynchroni­ sierenden Kupplung und dem vorderen Ende der Teil-Kurbelwelle 3 des Primär-Motors 1 dient eine Vielkeil-Kupplungsmuffe 102. Die Kupplungsmuffe ist an ihren beiden Enden durch äußere Vielkeil- Verzahnungen, an einem Ende mit der Innenverzahnung der Dämpfer- Nabe 66 des Drehschwingungs-Dämpfers, und am anderen Ende mit der Innenverzahnung des Stirn-Zahnrades 20 des Aggregaten-Antrie­ bes des Primär-Motors 1 verbunden. Beide Vielkeil-Verzahnungen der Kupplungsmuffe haben bevorzugt die gleichen Abmessungen.

Die Lagerung der Kupplung ist im Nabenrohr des Sperrades 62 untergebracht, und sie besteht aus zwei Kugellagern 74 und einem Gleitlager 100, die auf dem zentralen Lagerzapfen 33 der Kupplung abgestützt sind.

Die gesamte selbstsynchronisierende Kupplung ist als vorge­ fertigte Einheit konstruiert, und wird mit Hilfe einer Plan-Kreuz- Verzahnung 27 und einer zentralen Schraube 34, Fig. 1, am hinteren Ende der Teil-Kurbelwelle 4 des Sekundär-Motors 2 befestigt; wobei eine Ringdichtung 101 die Drucköl-Zufuhr zur Kupplung sicherstellt. Das Stirn-Zahnrad 20 für den Aggregaten-Antrieb wird auf das vordere Ende der Teil-Kurbelwelle 3 des Primär-Motors 1 z. B. aufgeschrumpft.

Zwischen dem Steuer-Schieber 79 der Pilot-Klinke 76 und dem Zylinder des zentralen Betätigungskolbens 36, als auch zwischen den Zylindern 93 der Sperrklinken 90 und dem Zylinder des zentralen Betätigungskolbens sind Rückschlagventile 97; 98, Fig. 11, ange­ ordnet, die bei Abschaltung des Sekundär-Motors 2 zur Rückführung des Öls aus dem Steuer-Schieber 79 und den Zylindern 93 dienen.

Hinzugefügt sei, daß die rotierenden Scheiben der Kupplung nach dem angenäherten Prinzip der rotierenden Scheiben gleicher Festigkeit konstruiert sind, d. h. mit einer dicken Nabe oder Ringnabe und mit nach außen sich verjüngenden Scheibendicken. Das ermög­ licht die Verwendung von z. B. Kugelgraphit-Guß für die Kupplungs­ scheiben.

Claims (15)

1. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren von Kraftfahrzeugen mit 360° bzw. 720°-Synchronisierungs-Inter­ vallen, als weitere Ausgestaltung meiner vorhergehenden Schutz­ rechte, die zwischen den Teil-Kurbelwellen des Primär-Motors (1) und des Sekundär-Motors (2) installiert ist, bestehend aus einem Reib- Kupplungsteil und einem Sperrklinken-Kupplungsteil, die zueinander parallel geschaltet sind, und die Sperrklinken des Sperrklinken- Kupplungsteils in umgekehrter Drehrichtung greifen als die relative Start- und Hochdrehrichtung des Sekundär-Motors durch den Primär- Motor, wobei die selbstsynchronisierende Kupplung nach der sog. Zweirichtungsfunktion arbeitet, d. h., daß beide relativen Dreh­ richtungen zwischen den Teil-Kurbelwellen genutzt werden: eine Re­ lativ-Drehrichtung, bei der der Primär-Motor (1) und seine Teil- Kurbelwelle (3) dem Sekundär-Motor (2) und seiner Teil-Kurbelwelle (4) voreilt, für den Start- und Hochdrehvorgang des Sekundär-Motors, und die zweite Relativ-Drehrichtung, bei der der Sekundär-Motor und seine Teil-Kurbelwelle, nach seinem Anspringen und Feuerungsbeginn, dem Primär-Motor und seiner Teil-Kurbelwelle voreilt, für den Syn­ chronisierungs-Vorgang der beiden Teil-Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Reib-Kupplungsteil (40; 41; 42) ein visko-hydraulischer Kupplungs­ teil (50) und ein Klemmrollen-Freilauf (58) hinzugefügt werden, wobei der visko-hydraulische Kupplungsteil und der Klemmrollen-Freilauf parallel geschaltet sind, und der Klemmrollen-Freilauf beim Start- und Hochdrehvorgang des Sekundär-Motors (2) greift;
in den Reib-Kupplungsteil ein Ölzulauf-Drehventil (31; 42; 44; 45; 46; 47; 80) integriert ist, das die Betätigung aller Klinken nur bei der zweiten und für den Synchronisierungs-Vorgang vorgesehenen Relativ- Drehrichtung zwischen den Teil-Kurbelwellen vorbestimmt;
die Sperrklinken (90) von der mechanischen Betätigung auf eine hydro­ statische Betätigung umgestellt werden, wobei den Sperrklinken eine gemeinsame hydrostatisch arbeitende Pilot-Klinke (76) vorgeschaltet wird, die das Ein- und Ausrasten der Sperrklinken feinfühlig vorbe­ stimmt;
die Drehzapfen (82; 95) der Pilot-Klinke und der Sperrklinken, die im wesentlichen radial zur Kupplungs-Drehachse angeordnet sind, als Gewinde-Bolzen, mit Gewinde-Lagerung der Klinken auf den Bolzen und Gewinde-Befestigung der Bolzen im Gehäuse-Deckel (31) ausgeführt sind;
beim hydrostatischen Drehschwingungs-Dämpfer der Kupplung (67; 68; 70) die Tangentialfedern (71) in die Öl-Verdrängungsräume integriert werden;
für die Kupplung ein wahlweise einzubauendes Steuer-Getriebe vor­ gesehen ist, das die Pilot-Klinke zusätzlich kontrolliert und das die 360°-Synchronisierungs-Intervalle der Kupplung, bei denen die Synchronisierung der beiden Teil-Kurbelwellen (3) und (4) der Teil- Motoren (1) und (2) nach jeweils einer vollen Relativumdrehung, oder nach einer Vielzahl von einer vollen Relativumdrehung, erfolgt, in 720°-Synchronisierungs-Intervalle verändert, bei denen die Synchronisierung der beiden Teil-Kurbelwellen (3) und (4) der beiden Teil-Motoren nach jeweils zwei vollen Relativumdrehungen, oder nach einer Vielzahl von zwei vollen Relativumdrehungen, erfolgt.

2. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der visko-hydraulische Kupplungsteil (50) hermetisch verschlossen ist und aus folgenden Teilen besteht: einem runden Gehäuse (51) in Trommelform mit axialer Innenverzahnung, einer runden Nabe (55) in Trommelform mit axialer Außenverzahnung, mehreren Visko- Scheiben in Ringform, die abwechselnd mit dem Gehäuse und mit der Nabe verzahnt sind, zwei Enddeckel, die zur Lagerung des Gehäuses dienen, zwei Dichtringe (54) zwischen den Deckeln und der Nabe, einer Ausdehnungsmembrane (53) für die thermische Ausdehnung der Füllung und einer permanenten Füllung mit einem besonderen Visko- Medium; außerdem weist das Gehäuse eine teilweise axiale Außen­ verzahnung für die drehfeste Verbindung mit der Reibscheibe (40), und die Nabe eine axiale Innenverzahnung für die drehfeste Verbin­ dung mit dem Nabenrohr des Sperrades (62) auf;
der Klemmrollen-Freilauf (58) aus mehreren zylindrischen Klemm­ rollen, einem Klemmring (59) mit äußeren Evolventen-Ausschnitten, kleinen Schub-Bolzen und Federn für jede Klemmrolle und einem innen glatten Außenring besteht; wobei der Klemmrollen-Freilauf zwischen dem Gehäuse (51) und der Nabe (55) des visko-hydraulischen Kupplungsteils installiert und drehfest verzahnt ist, so daß das Start-Drehmoment von der Teil-Kurbelwelle (3) des Primär-Motors (1), über den blockierenden Klemmrollen-Freilauf (58), am visko-hydrau­ lischen Kupplungsteil vorbei, das Gehäuse (51) und den Reib-Kupp­ lungsteil auf die Teil-Kurbelwelle (4) des Sekundär-Motors (2) über­ tragen wird; - jedoch dieser Weg der Kraftübertragung umgekehrt wird, sobald der Sekundär-Motor (2) anspringt und zu feuern beginnt, weil danach der Sekundär-Motor dem Primär-Motor (1) voreilt und der Dreh-Wendepunkt zwischen den beiden Relativ-Drehrichtungen erreicht wird; dabei löst sich der Klemmrollen-Freilauf (58) und das Leistungsdrehmoment des Sekundär-Motors von seiner Teil-Kurbel­ welle (4) über den jetzt blockierenden Reib-Kupplungsteil und einen zähen Drehwiderstand leistenden visko-hydraulischen Kupplungsteil (50), auf die Teil-Kurbelwelle (3) des Primär-Motors (1) zurück übertragen wird, bis die Sperrklinken (90) einrasten; wonach das Leistungs-Drehmoment des Sekundär-Motors (2) nur noch über die Sperrklinken auf die Teil-Kurbelwelle (3) des Primär-Motors (1) übertragen wird.

3. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifrichtungen des Klemmrollen-Freilaufes (58) und der Sperrklinken (90) des Sperrklinken-Kupplungsteils gegeneinander gerichtet sind: insbesondere greift der Klemmrollen-Freilauf bei der Relativ-Drehrichtung ("a") der beiden Teil-Kurbelwellen, und die Sperrklinken greifen bei der umgekehrten Relativ-Dreh­ richtung ("b") der beiden Teil-Kurbelwellen.

4. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Reib-Kupplungsteil integrierte Ölzulauf-Drehventil durch das Reib-Drehmoment des Reib-Kupplungsteils betätigt wird, und insbesondere beim Start-und Hochdrehvorgang des Sekundär-Motors geschlossen ist, - dagegen beim Synchronisierungs-Vorgang sich öffnet, und den Druckölstrom zu den Klinken freigibt; wobei:
das Drehventil durch einen Reibring (42), den Gehäuse-Deckel (31) und durch, in die sich gegenseitig berührende Flächen dieser beiden Teile, eingearbeitete Steuer-Schlitze (80) gebildet wird;
beide Reibringe (41; 42) im Gehäuse-Deckel (31) drehbar gelagert, und durch eine, ihren gegenseitigen Abstand nicht behindernde, Klauenkupplung (43) verbunden sind;
die Reibringe nur in einem begrenzten Winkelbereich zwischen zwei Anschlägen (45; 49) drehfähig sind, wobei Rückstellfedern (46) die Reibringe an den Ausgangs-Anschlag (45) zwängen, welche Dreh­ richtung mit der relativen Start- und Hochdrehrichtung des Sekundär- Motors identisch ist;
die Drehbewegungen der Reibringe und somit des Drehventils in beiden Richtungen, insbesondere aber bei ihrem Rückgang in die Ausgangsposition am Anschlag (45) hydrostatisch gedämpft werden, wobei die Dämpfer durch die radialen Ausleger (44) des Reibringes (42), als 4-Eck-Kolben, und durch um diese Kolben angeordnete Einfassungen gebildet werden;
und das Drucköl zum Drehventil vom zentralen Betätigungskolben (36) der Kupplung mittels eines einsteckbaren Ölrohres (81) zugeführt wird.

5. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pilot-Klinke aus einem Klinkenarm (76), Tastkopf (61), Gegen­ gewicht (77), Lagerbolzen (82), Steuerschieber (79) mit Zylinder, Arretiervorrichtung (83), Abhebevorrichtung (24) für die Pilot- Klinke, einer eigenen Laufspur (22) auf dem Sperrad (62) und einer in die Tiefe der Laufspur gehenden Einbuchtung (63), mit jeweils mäßig abfallender und ansteigender Rampe, besteht;
der Tastkopf der Pilot-Klinke im Berührungsbereich mit der Laufspur und quer zur Laufspur zylindrisch abgerundet ist, und beiderseits der Abrundung und auf die Rampen der Laufspur-Einbuchtung gerichtete Anlaufschrägen aufweist, und der Tastkopf die Laufspur tiefenmäßig abtastet;
der Steuer-Schieber (79) wie ein Kolben durch Drucköl beaufschlagt wird, das vom Drehventil (31; 42; 80) zuströmt; der Steuer-Schieber den Pilot-Klinken-Tastkopf (61) in die Einbuchtung (63) drückt und dabei seitliche Schlitze im Zylinder des Steuerschiebers freigibt, durch die der Druckölstrom über die Öl-Ringleitung (94) zu den Sperrklinken (90) gelangt;
die Arretiervorrichtung (83) aus Kugeln und Federn besteht, die in seitliche kreisrunde Rillen, z. B. am Steuer-Schieber, einrasten, wobei die Rillen zwei Bewegungspositionen des Schiebers markieren;
die Abhebe-Vorrichtung (24) aus einem hydraulischen Zylinder, Kolben, Kolbenstange mit Abhebezahn und Feder besteht, wobei die Feder bei unbeaufschlagtem Kolben die Abhebefunktion ausübt, das Drucköl vom zentralen Betätigungskolben und Zylinder (36) zuströmt und die Vorrichtung die Pilot-Klinke von ihrer Laufspur (22) bei nicht feuerndem Sekundär-Motor (2) abhebt;
das Gegengewicht (77) bei Einwirkung der Massen-Zentrifugalkräfte die Pilot-Klinke im wesentlichen in neutraler Lage hält, so daß die Pilot-Klinke weder zum selbständigen Einrasten noch Ausrasten neigt.

6. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das vom Steuer-Schieber der Pilot-Klinke zuströmende Drucköl alle Sperrklinken (90) gleichzeitig betätigt, die erst ihrerseits die Teil-Kurbelwellen (3 und 4) drehfest zusammenkuppeln;
die Sperrklinken am Sperrad (62) eine gemeinsame Laufspur (23) haben, die für jede Sperrklinke eine individuell angepaßte Einrast-Lücke (64) aufweist, und die Einrast-Lücken mäßig abfallende Einrastrampen und steil gestellte Einrastzähne (18), an den anderen Enden der Einrast-Lücken, mit Hinterschnitts-Winkeln (α°) haben;
jede Sperrklinke einen eigenen hydraulisch aktivierten Betätigungs­ kolben (93) und Zylinder hat;
die kraftübertragenden Stirnseiten der Sperrklinken (91) federnd ausgeführt sind und die gleichen Hinterschnitts-Winkel (α°) wie die Einrast-Zähne (18) aufweisen;
die Sperrklinken Gegengewichte (92) haben, so daß die Klinken bei Einwirkung der Massen-Zentrifugalkräfte sich im wesentlichen neutral verhalten und weder zum selbständigen Einrasten noch Ausrasten neigen;
und die Sperrklinken Arretier-Vorrichtungen (96) haben, die aus einer Rolle am Auslegearm der Sperrklinke, einem im Gehäuse-Deckel (31) geführten Kolben mit Arretierrippe und einer Feder hinter dem Kolben besteht, wobei die Arretiervorrichtung die Sperrklinken in eingeras­ teter als auch in ausgerasteter Position festhält, und außerdem in ausgerasteter Position noch von der Laufspur (23) leicht abhebt.

7. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einbuchtung (63) in der Laufspur (22) der Pilot-Klinke (76) und eine der Einrast-Lücken (64) in der Laufspur (23) der Sperrklinken (90) untereinander rotationsmäßig koordiniert sind;
dabei liegt der Endpunkt des tiefsten Bereiches (78) der Einbuchtung (63) in der Laufspur (22) der Pilot-Klinke auf demselben Radius des Sper­ rades (62) wie der Anfangspunkt des tiefsten Bereiches (84) einer der Einrast-Lücken (64) der Sperrklinken-Laufspur (23); bzw. beim rotationsmäßigen Versatz der Pilot-Klinke (76) zur oben angeführten Sperrklinke (90) von z. B. β°, die beiden oben genannten Punkte rotationsmäßig zueinander auch um β° versetzt sind.

8. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drehzapfen der Klinken ein über die ganze Länge der Zapfen gehen­ des Außengewinde, Kegelköpfe, die an der Peripherie der Kupplung angeordnet sind, durchgehende zentrale Längsbohrungen, mit einer kegeligen Erweiterung der Bohrungen am kopffreien Ende der Dreh­ zapfen und mehrere radiale Schlitze im Bereich der kegelig erwei­ terten Bohrungen haben;
in den kegeligen Erweiterungen kegelige Spreiz-Muttern und in den Längsbohrungen Spannschrauben für die Spreiz-Muttern placiert sind, deren Schraubenköpfe in Vertiefungen der Kegelköpfe der Drehzapfen untergebracht sind;
die Klinken (76; 90) in ihren mittigen Lagerungsmuffen Gewinde-Bohrun­ gen haben, die den Außengewinden der Drehzapfen entsprechen;
die Drehzapfen im Gehäuse-Deckel (31) befestigt sind, wofür der Gehäuse-Deckel an seiner Peripherie axial vorstehende Stützlager (35; 37) für die Aufnahme der Kegelköpfe der Drehzapfen, und in seinem rohrförmigen Innenbereich Gewinde-Bohrungen hat, die den Außen­ gewinden der Drehzapfen entsprechen, wobei nach dem Einschrauben der Drehzapfen bis zum Kopfanschlag, durch Anziehen der Spannschrau­ ben die geschlitzten Außengewinde der Drehzapfen im rohrförmigen Innenbereich des Gehäuse-Deckels gespreizt, und die Drehzapfen fixiert werden;
und womit die durchgehenden Außengewinde der Drehzapfen und ihre Gewindeflanken zur Aufnahme der Massen-Zentrifugalkräfte der Klinken als auch der Drehzapfen im Gehäuse-Deckel (31) dienen.

9. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Drehschwingungs-Dämpfer der Kupplung aus einer äußeren Gehäusehälfte (68) in Form eines zylindrischen Hohlkörpers mit mehreren radial nach innen vorstehenden Viereckrippen, einer inneren Gehäusehälfte (66) als Dämpfer-Nabe, auch in Form eines zylindrischen Hohlkörpers mit mehreren radial nach außen vorstehenden Viereck- Rippen, einem anschraubbaren Deckel (67) am hinteren Dämpfer-Ende, mehreren losen Viereck-Kolben (70), in linker und rechter Ausführung, und mehreren Tangentialfedern (71) besteht;
die äußere Gehäusehälfte in die Innenbohrung des Sperrades (62) z. B. eingepreßt ist, die innere Gehäusehälfte drehbar beweglich auf einer Zylinderfläche (29) ist, die konzentrisch zur Drehachse der Kupplung liegt und durch die gegenseitigen Berührungsflächen der Viereck-Rippen beider Gehäusehälften gebildet wird;
die Viereck-Kolben (70) den Dämpfer-Querschnitt zwischen den Viereck- Rippen konturmäßig ausfüllen und in Kammern liegen, die durch die Viereck-Rippen beider Gehäusehälften gebildet werden, wenn die Rippen im unbelasteten Zustand des Dämpfers übereinander liegen;
die Viereck-Kolben beiderseits an den Viereck-Rippen anliegen und zwischen den Kolben Winkel-Spalte (39) bilden, die den Winkel-Hub des Drehschwingungs-Dämpfers ergeben;
die Viereck-Kolben in Richtung auf die Winkel-Spalte Sacklöcher haben, in denen die Tangential-Federn (71) angeordnet sind, die die Kolben auseinander und an die Viereck-Rippen zwängen;
bei drehmomentenmäßiger Beaufschlagung und Verdrehung der Dämpfer- Nabe (66) gegenüber der äußeren Gehäusehälfte (68) originelle Stern- Kräftevielecke (57a) entstehen, die sich mit jeweils einer Kraftkompo­ nente radial nach außen auf den runden Innenflächen der äußeren Gehäusehälfte abstützen und die die Dämpfer-Tangentialfedern zusammen­ drücken; und welche Stern-Kräftevielecke spiegelbildlich (57b) auch bei der umgekehrten Beaufschlagung und Verdrehung der Dämpfernabe entstehen;
im Dämpfer-Gehäuse in den Feder-Kammern sich Motoröl befindet, das durch Ölbohrungen (75) laufend nachgespeist wird.

10. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das wahlweise einzubauende Steuer-Getriebe einen Getriebezug bildet, der aus einem kupplungskoaxialen Sonnen-Stirnzahnrad (60), das per­ manent mit dem Sperrad (62) verbunden ist, einem Satelliten-Stirn­ zahnrad (85), einer Getriebe-Schnecke (86), die mit dem Satelliten­ zahnrad fest verbunden ist, einem Schnecken-Zahnrad (87) und einem Nocken (88), der mit dem Schnecken-Zahnrad fest verbunden ist, besteht; und wobei der Nocken unter das Gegengewicht (77) der Pilot- Klinke (76) greift und die Bewegungsfreiheit der Pilot-Klinke perio­ disch blockiert;
das Gesamt-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Sonnen-Stirn­ zahnrad und dem Nocken 1 : 2 beträgt;
der Nocken eine, auf seine Drehachse bezogen, radiale Erhebung hat, die sich im wesentlichen über 90° seiner Umdrehung erstreckt;
die radiale Erhebung des Nockens umdrehungsmäßig auf die Einbuch­ tung (63) in der Laufspur (22) der Pilot-Klinke trifft, was wegen des Steuergetriebe-Übersetzungsverhältnisses von 1 : 2 nur bei jeder zweiten Umdrehung des Sperrades (62) im Verhältnis zum Kupplungs- Gehäuse und Deckel (30; 31) erfolgt.

11. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als drehfestes Verbindungselement zwischen der selbstsynchronisierenden Kupplung und der Teil-Kurbelwelle (3) des Primär-Motors (1) eine Vielkeil-Kupplungsmuffe (102) mit beiderseitiger Vielkeil-Verzahnung dient, die an ihrer einen Seite mit der Innenverzahnung der Dämpfer- Nabe (66), und an ihrer anderen Seite mit der Innenverzahnung des Stirn-Zahnrades (20) des Aggregatenantriebes des Primär-Motors (1) verbunden ist; und die Vielkeil-Verzahnungen beider Seiten bevorzugt die gleichen Abmessungen haben.

12. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der selbstsynchronisierenden Kupplung aus zwei Kugellagern (74) und einem Gleitlager (100) besteht, und die Lagerung im Nabenrohr des Sperrades (62) untergebracht ist und sich auf dem zentralen Lagerzapfen (33) der Kupplung abstützt.

13. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte selbstsynchronisierende Kupplung mit Hilfe einer Plan-Kreuz-Verzahnung (27) und einer zentralen Schraube (34) am hinteren Ende der Teil-Kurbelwelle (4) des Sekundär-Motors (2) befestigt ist.

14. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuer-Schieber (79) der Pilot-Klinke (76) und dem Zylinder des zentralen Betätigungskolbens (36), als auch zwischen den Zylindern (93) der Sperrklinken (90) und dem Zylinder des zen­ tralen Betätigungskolbens Rückschlagventile (97; 98) installiert sind.

15. Selbstsynchronisierende Kupplung für Split-Umwelt-Motoren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Scheiben der selbstsynchronisierenden Kupplung nach dem angenäherten Prinzip der Scheiben gleicher Festigkeit, d.i. mit einer dicken Nabe oder Ringnabe und mit nach außen sich verjüngenden Scheibendicken, konstruiert sind.