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Die Erfindung betrifft eine Fliehkörperkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fliehkörperkupplungen sind drehzahlbetätigte Kupplungen mit radial beweglich auf der Antriebsseite angeordneten Fliehkörpern, welche unter dem Einfluß der Fliehkraft auf der Abtriebsseite der Fliehkörperkupplung ein bestimmtes Drehmoment mit der erforderlichen Anpreßkraft reibschlüssig übertragen. Nach Erreichen einer Grenzdrehzahl wird selbständig eingekuppelt, so daß ein lastfreier Anlauf der Antriebsmaschinen möglich ist. Fliehkörperkupplungen werden vorteilhaft für schnell laufende Antriebsmaschinen wie Verbrennungsmotoren eingesetzt und ermöglichen ein hohes Anlaufdrehmoment zur Beschleunigung großer Massen im Verhältnis zur Antriebsleistung, so daß die Antriebsmaschine nicht für kurzzeitig hohe Anlaufleistung ausgelegt zu werden braucht. Darüber hinaus schützen Fliehkörperkupplungen die Antriebsmaschinen vor überlastungen und kuppeln im unteren Drehzahlbereich, beispielsweise bei Leerlaufdrehzahl, die Last aus, beispielsweise im Einsatzfall der Fliehkörperkupplung in einem Arbeitsgerät wie eine Motorkettensäge dessen Werkzeug, nämlich die Sägekette.
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In einer aus der
US 4 106 605 A bekannten Fliehkörperkupplung weisen die Fliehkörper jeweils eine bogenförmige Kupplungsbacke auf und sind mit einem Hebelfuß an einer Trägerscheibe auf der Antriebsseite der Fliehkörperkupplung schwenkbar gehalten. Die Schwenklagerung der Fliehkörper erfolgt durch jeweils einen Lagerbolzen, welche parallel zu einer Drehachse der Trägerscheibe gleichmäßig voneinander beabstandet auf der Trägerscheibe angeordnet sind. Wird die Trägerscheibe rotierend angetrieben, so schwenken die Fliehkörper unter der Einwirkung der Fliehkraft um ihre Lagerbolzen aus, wobei die bogenförmigen Kupplungsbacken eine Radialbewegung ausführen. Auf der Abtriebsseite der Fliehkörperkupplung ist koaxial zur Trägerscheibe eine Kupplungstrommel angeordnet, welche die Kupplungsbacken umgibt. Die Kupplungsbacken sind von der Fliehkraft gegen die auf den jeweiligen Fliehkörper wirkende Rückstellkraft einer Zugfeder radial bewegbar und an den Innendurchmesser der Kupplungstrommel preßbar. Oberhalb bestimmter Drehzahlbereiche übersteigt die Fliehkraft die Rückstellkraft der Zugfeder um einen solchen Betrag, welcher der zur reibschlüssigen Mitnahme der Kupplungstrommel erforderlichen Anpreßkraft der Kupplungsbacken entspricht.
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Aus der
DE 1 087 411 B ist eine Fliehkörperkupplung mit an Lagerbolzen schwenkbar gelagerten Fliehkörpern bekannt. Fliehkörper und Kupplungsbacken bilden gelenkig verbundene Baueinheiten, die einheitlich um die Lagerbolzen schwenkbar sind. Die Fliehkörper-Baueinheit aus den Fliehgewichten und den Kupplungsbacken weist ihre größte Breite im Lagerbereich auf, wodurch das Bauvolumen hoch ist.
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Beim Betrieb der bekannten Fliehkörperkupplung treten insbesondere bei häufigen Kupplungsvorgängen starke Verschleißerscheinungen auf. Der Materialverschleiß in den Lagerbereichen der Fliehkörper führt zu Funktionsbeeinträchtigungen der Fliehkörperkupplung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Fliehkörperkupplung derart weiterzubilden, daß der betriebsbedingte Verschleiß der Fliehkörperkupplung reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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An der innenliegenden Seite der Abdeckscheibe, welche auf der gegenüber der Trägerscheibe liegenden Seite der Fliehkörper axial gehalten ist, werden die Kupplungsbacken bei der Schwenkbewegung der Fliehkörper axial geführt. Durch das geringe axiale Führungsspiel zwischen den Kupplungsbacken und der Abdeckscheibe, welche die Kupplungsbacken radial überdeckt, werden bei freier Schwenkbeweglichkeit der Fliehkörper Axialbewegungen vermieden, welche zu schädlichen Belastungen an den Hebelfüßen der Fliehkörper in Form von Biegemomenten in Achsrichtung der Lagerbolzen führen. Die Kupplungsbacken werden über ihre gesamte Bogenlänge an der Trägerscheibe geführt und können weitgehend querkraftfrei zur Anlage an den Innendurchmesser der Kupplungstrommel gebracht werden.
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Vorteilhaft ist die Abdeckplatte von den Lagerbolzen durchsetzt und liegt jeweils zwischen einem Bolzenkopf und dem Hebelfuß beidseitig an. Die axiale Führung der Kupplungsbacken bei der Schwenkbewegung der Fliehkörper kann weiterhin gefördert werden, wenn die Trägerscheibe die Kupplungsbacken mit geringem axialem Führungsspiel radial überdeckt. Die Fliehkörper sind dabei in einer kompakten Kupplungsbaugruppe mit hoher Festigkeit zwischen den definiert axial beabstandeten Scheiben frei beweglich und werden beidseitig präzise axial geführt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in Explosionsdarstellung die wesentlichen Bauteile der Antriebsseite einer Fliehkörperkupplung,
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2 eine Fliehkörperkupplung in einem Längsschnitt entlang der Linie II-II in 3,
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3 eine teilweise geschnittene Draufsicht der Fliehkraftkupplung entlang der Linie III-III in 2.
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In allen Zeichnungsfiguren sind für jeweils gleiche Bauteile die gleichen Bezugszahlen angegeben.
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1 zeigt die Bauteile der Antriebsseite einer Fliehkörperkupplung, welche zwei Fliehkörper 2a, 2b mit jeweils kreisbogenförmigen Kupplungsbacken 3a, 3b aufweist. Die Fliehkörper 2a, 2b sind jeweils mit einem Hebelfuß 26 an einer Trägerscheibe 4, welche von einer hier nicht dargestellten Antriebsquelle um eine Drehachse 6 rotierend antreibbar ist, schwenkbar gehalten. Die Fliehkörper 2a, 2b sind jeweils gleichartig ausgestaltet und gleichmäßig voneinander beabstandet punktsymmetrisch zur Drehachse 6 an der Trägerscheibe 4 angeordnet. Die schwenkbare Lagerung und Befestigung der Fliehkörper 2a, 2b an der Trägerscheibe 4 erfolgt durch Lagerbolzen 9, welche diametral gegenüberliegend parallel zur Drehachse 6 an der Trägerscheibe 4 befestigt werden und jeweils ein Lagerauge 10a, 10b im Hebelfuß 26 der Fliehkörper 2a, 2b durchsetzen. Zur Befestigung an der Trägerscheibe 4 können die Lagerbolzen 9 beispielsweise mit einem Gewindezapfen versehen sein und in entsprechende Gewindebohrungen 12 in der Trägerscheibe 4 zur schwenkbaren Befestigung der Fliehkörper 2a, 2b eingeschraubt werden. Um die Fliehkörper 2a, 2b axial fest an der Trägerplatte 4 zu halten und dabei deren freie Schwenkbewegbarkeit zu gewährleisten, können in den Lageraugen 10a, 10b geringfügig die axiale Länge der Lageraugen 10a, 10b übersteigende Distanzmittel 22 vorgesehen sein, wodurch ein Verspannen der Achsbolzen 9 zum Festhalten der Abdeckscheibe 5 ohne klemmende Wirkung ihrer Bolzenköpfe 11 auf den Hebelfuß 26 ermöglicht ist. Die Distanzmittel 22 können wie in 2 dargestellt als Distanzhülse 27 ausgebildet sein.
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Wird die Trägerscheibe 4 rotierend in Bewegung gesetzt, so werden die Kupplungsbacken 3a, 3b durch die Schwenkbewegung der Fliehkörper 2a, 2b unter Einwirkung der Fliehkraft radial nach außen bewegt. Bei geringen Drehzahlen und somit geringer Fliehkraft werden die Fliehkörper 2a, 2b von Zugfedern 8 in der Einlenkstellung gehalten. Das Auslenken der Fliehkörper 2a, 2b beginnt erst dann, wenn die drehzahlabhängige Fliehkraft die Rückstellkraft der Zugfeder 8 übersteigt. Pro Fliehkörper ist eine Zugfeder 8 vorgesehen, welche im Ausführungsbeispiel eine Spiralfeder mit endseitigen Haken ist. Die Angriffspunkte der Zugfedern 8 an den Fliehkörpern 2a, 2b liegen jeweils nahe dem freien Ende 13 eines Fliehkörpers einerseits und nahe dem Hebelfuß 26 des benachbarten Fliehkörpers. Die Fliehkörper 2a, 2b sind im Bereich der Angriffspunkte der Zugfedern 8 mit Hakenösen 16 versehen, welche von den endseitigen Haken der Zugfedern 8 durchgriffen sind. Die Zugfedern 8 sind dabei derart angeordnet, daß sie sich mit Abstand zur Drehachse 6 zwischen ihren Angriffspunkten an den Fliehkörpern erstrecken. Die Trägerscheibe 4 kann daher weit auf den Endabschnitt einer Antriebswelle geschoben werden, wodurch die Übertragung des Antriebs-Drehmomentes gesichert ist. Der Endabschnitt der Antriebswelle kann dabei bis weit in den Zwischenraum der Fliehkörper 2a, 2b und ihrer jeweiligen Zugfedern 8 geführt werden.
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Koaxial zur Trägerscheibe 4 ist auf der gegenüber der Trägerscheibe 4 liegenden Seite der Fliehkörper 2a, 2b eine Abdeckscheibe 5 axial festgehalten, welche die Kupplungsbacken 3a, 3b mit geringem axialem Führungsspiel radial überdeckt. Die Abdeckscheibe 5 ist mit diametral gegenüberliegenden Bohrungen 23 versehen, welche in Überdeckung mit den Lageraugen 10a, 10b der Fliehkörper bringbar sind und zur Befestigung der Abdeckscheibe 5 an der Trägerscheibe 4 von den Lagerbolzen 9 durchsetzt ist. Die Abdeckplatte 5 wird jeweils von dem Bolzenkopf 11 der Lagerbolzen 9 an dem Hebelfuß 26 der Fliehkörper 2a, 2b gehalten und liegt beidseitig an.
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Durch die radiale Überdeckung der Kupplungsbacken 3a, 3b mit axialem Führungsspiel werden die Kupplungsbacken 3a, 3b bei der Schwenkbewegung der Fliehkörper 2a, 2b von dem Führungsabschnitt 21 der Abdeckscheibe 5 präzise axial geführt. Die Trägerscheibe 4 überdeckt ebenfalls mit einem ringförmigen Umfang die Kupplungsbacken 3a, 3b mit geringem axialem Spiel, so daß die Kupplungsbacken 3a, 3b zwischen dem Führungsabschnitt 21 der Abdeckscheibe 5 und der innenliegenden Führungsbahn 24 der Trägerscheibe 4 präzise axial geführt ist. Lagerbelastungen der Fliehkörper 2a, 2b infolge axialer Verschiebungen bei der Auslenkung, welche zu einem raschen Verschleiß führen würden, sind somit ausgeschlossen.
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Die Fliehkörper 2a, 2b weisen an den Kupplungsbacken 3a, 3b ihre größte axiale Breite auf, wodurch eine optimale reibschlüssige Übertragung von Drehmomenten gewährleistet ist. An der Trägerscheibe 4 und der Abdeckscheibe 5 sind Anlageflächen 14, 15 aus der jeweiligen Scheibenebene hervorgehoben ausgebildet. Im montierten Zustand wird die Trägerscheibe mit ihrer Anlagefläche 14 und die Abdeckscheibe 5 mit ihrer Anlagefläche 15 mittels der Lagerbolzen 9 gegeneinander verspannt, wobei das Distanzmittel 22 am Hebelfuß 26 die Schwenkbeweglichkeit der Fliehkörper 2a, 2b sicherstellt.
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Die Abdeckscheibe 5 ist ein Blechteil mit geringer Wandstärke, welches durch geeignete Umformverfahren wie Ziehen mit den hervorgehobenen Anlageflächen 15 versehen wird und somit kostengünstig herstellbar ist.
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Die Kupplung läuft üblicherweise in Pfeilrichtung 25 mit nachlaufenden Kupplungsbacken 3a, 3b um. Nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl kuppeln die ausgelenkten Kupplungsbacken 3a, 3b selbsttätig und allmählich reibschlüssig an einer Kupplungstrommel ein, wobei das übertragbare Drehmoment etwa quadratisch mit der Antriebsdrehzahl ansteigt. Die Führung der Kupplungsbacken 3a, 3b durch die Scheiben 4, 5 reduziert die Lagerbelastungen der Fliehkörper 2a, 2b auf ein Minimum, wodurch mit der hohen Festigkeit der kompakten Bauweise, welche durch die Anordnung der Abdeckscheibe 5 erreicht ist, sogar ein Betrieb der Fliehkörperkupplung in entgegengesetzter Drehrichtung mit vorlaufenden Kupplungsbacken zur Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes ermöglicht ist.
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2 zeigt einen Längsschnitt einer montierten Fliehkörperkupplung 1. Die Fliehkörper 2 sind zwischen der Abdeckscheibe 5 und der Trägerscheibe 4 jeweils um einen Lagerbolzen 9 schwenkbar gehalten. Die Anlageflächen 14, 15 der Trägerscheibe 4 und der Abdeckscheibe 5 sind zwischen dem Bolzenkopf 11 und dem Gewindezapfen der Lagerbolzen an den Stirnflächen einer Distanzhülse 27 verspannt. Die Distanzhülse 27 ist mit geringem Übermaß in das Lagerauge der Fliehkörper 2 eingesetzt und sichert die freie Schwenkbeweglichkeit der Fliehkörper 2. Die Antriebsseite der Fliehkraftkupplung 1 ist in eine rotationssymmetrische Kupplungstrommel 7 auf der Abtriebsseite der Kupplung eingesetzt. Bei Rotation der Trägerscheibe 4 um die Drehachse 6 werden die Fliehkörper 2 unter Einwirkung der Fliehkraft ausgelenkt und werden nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl an den Innendurchmesser der Kupplungstrommel 7 gepreßt. Die Kupplungstrommel trägt auf ihrer außenliegenden Stirnfläche zentrisch ein Abtriebsglied 20, welches nach dem Eingriff der Kupplungsbacken an dem Innendurchmesser der Kupplungstrommel 7 in Rotation um die Drehachse 6 versetzt wird. Das Abtriebsglied 20 kann je nach Art der anzutreibenden Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Werkzeuges, eine Welle oder ein Ritzel oder ähnliches sein.
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Die Trägerscheibe 4 weist eine Nabe 18 auf, welche zur Befestigung der Trägerscheibe 4 an einer Antriebswelle eines Motors mit einem Gewinde 19 versehen ist. Die Nabe 18 ist durchgängig in der Trägerscheibe 4 ausgebildet, und die Motorwelle kann daher zur Erzielung einer kompakten Bauweise ins Innere der Fliehkraftkupplung 1 geführt werden. Der Wellenzapfen der Motorwelle ragt dabei zwischen den Zugfedern 8 der Fliehkörper 2 hindurch und kann durch entsprechende Sicherungselemente auf der Nabe fixiert werden. Die Abdeckplatte 5 ist mit einer zentrischer Öffnung 17 versehen, welche einen größeren Durchmesser aufweist als die in Überdeckung liegende Nabe 18 der Trägerscheibe 4. Die Öffnung 17 in der Abdeckplatte 5 kann auf einfache Weise, etwa durch Kragenziehen, mit erweitertem Durchmesser hergestellt werden und ermöglicht einen einfachen Zugang zu der Nabe 18 bzw. zu den Sicherungselementen am Wellenzapfen der Motorwelle im montierten Zustand der Fliehkraftkupplung 1.
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3 zeigt die Fliehkraftkupplung 1 in einem Schnitt entlang der Linie III-III in 2, wobei eine Hälfte der dargestellten Kupplung eine Draufsicht auf die Antriebsseite der Fliehkörperkupplung 1 von der Abdeckscheibe 5 her ist. Aus der Darstellung wird deutlich, daß der Mittelpunkt des Bogenradius r der Kupplungsbacken 3a, 3b von der Drehachse 6 beabstandet liegt. Mit dieser Konfiguration der Fliehkörperkupplung wird erreicht, daß die Kupplungsbacken 3a, 3b bei einem Ausschwenken der Fliehkörper 2a, 2b mit einem etwa mittig auf der Bogenlänge der Kupplungsbacken 3a, 3b liegenden Druckpunkt an die Innenseite der Kupplungstrommel 7 gepreßt werden. Dadurch werden im Betrieb der Kupplung mit Drehrichtung (Pfeil 25) mit nachlaufenden Fliehkörpern 2a, 2b Fertigungstoleranzen der Kupplung ausgeglichen und eine gleichmäßige Drehmomentübertragung durch die Fliehkörper 2a, 2b ermöglicht. Darüber hinaus kann durch die exzentrische Anordnung des Bogenradius r der Kupplungsbacken 3a, 3b ein Betrieb in entgegen der Pfeilrichtung 25 gerichteter Drehrichtung mit hoher Lastübertragung ermöglicht werden, da der mittige Druckpunkt der Kupplungsbacken 3a, 3b die Belastung der Kupplungstrommel reduziert und verschleißbedingter Zerstörung der Kupplungstrommel vorbeugt. Die Verschleißfestigkeit der Fliehkörperkupplung wird bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit durch die Ausbildung der Kupplungsbacken 3a, 3b mit einem geringeren Bogenradius r als dem Radius R der Kupplungstrommel 7 gefördert.
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Im Ausführungsbeispiel weist die Fliehkraftkupplung 1 zwei Fliehkörper 2a, 2b auf, deren Kupplungsbacken 3a, 3b sich jeweils über einen Bogenwinkel von etwa 120° bis 140° erstrecken. Es können jedoch auch vorteilhaft drei oder mehr mit Kupplungsbacken ausgerüstete Fliehkörper vorgesehen sein, welche jeweils gleichmäßig voneinander beabstandet an der Trägerscheibe gehalten sind, so daß die Antriebsseite der Kupplung gewuchtet ist und mit einem vorteilhaften Trägheitsmoment umläuft.
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Die erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung ist durch ihren geringen Verschleiß auch bei häufigen Kupplungsvorgängen infolge der präzisen Führung der Fliehkörper insbesondere zum Einsatz von Arbeitsgeräten mit schnell laufenden Verbrennungsmotoren geeignet. Bei handgeführten Arbeitsgeräten mit häufig notwendiger Auskupplung eines Werkzeuges nach Beendigung eines Arbeitsvorganges und Absenkung der Antriebsleistung, wie zum Beispiel Kettensägen oder ähnliches, kann der Kupplungsverschleiß und somit der Betriebskostenaufwand erheblich reduziert werden.
