DE2009607A1 - Fliehkraftkupplung - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. SONNET . 53 WUPFERTAL-BARMEN

m/m

Dipl.-Ing. Gerhard Kirschey, 56 Wuppertal-Vohwinkel,

Ittertaler Str. 52 .

FIi elikraftkupp lung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehkraftkupplung mit einem elastischen Kupplungselement, welches einerseits mit der Antriebsseite der Kupplung verbunden ist und an dem anderseits mit der Abtriebsseite der Kupplung zusammenwirkende, außenseitig einen Kupplungsbelag tragende Fliehkörper angreifen.

Fliehkraftkupplungen der eingangs beschriebenen Gattung sind durch offenkundige Torbenutzungen in mannigfaltiger Weise bekanntgeworden. Die bei solchen vorbekannten Kupplungen eingesetzten elastischen Kupplungselemente" bestehen dabei aus in Umfangsrichtung ringsherum geschlossenen Gummiringen, wie sie etwa aus den Unterlagen der deutschen Patentschrift 94-5 199 hervorgehen. Diese Gummi-Kupplungsringe sind auf der einen Seite mit

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dem Kupplungsantrieb verbunden, während anderseits an ihnen Fliehkörper angreifen, die mit der Abtriebsseite der Kupplung zusammenwirken.

Kupplungselemente der vorbekannten Art sind durch die in Umfangsrichtung wirkenden Antriebskräfte von den Angriffsstellen der Antriebsseite der Kupplung aus einerseits Druckkräften und auf der anderen Seite der Angriffsstelle nicht unerheblichen Zugkräften ausgesetzt. Es liegt nun aber in der ilatur der Sache, daß aus Gummi bestehende Kupplungskörper eher und in viel höherem Maße Druckkräften standhalten, während 3ie jedoch emfindlich auf Zugkräfte reagieren. Wenn man schließlich noch berücksichtigt, daß außer diesen Umfangskräften auch noch eine - durch den Angriff der Pliehkörper - radiale Kraftkomponente wirkt, liegt es auf der Hand, daß solche Kupplungselemente äußersten Belastungen ausgesetzt sind. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist man in der Praxis auch bestrebt, insbesondere die unewünschten Zugkräfte möglichst klein zu halten.

Von dieser Erkenntnis ausgehend besteht nun auch

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die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, bei einer Fliehkraftkupplung das Kupplungselement in vorteilhafter Weise zu verbessern.

Erreicht wird das Ziel der Erfindung zunächst'

in vorteilhafter Weise im wesentlichen dadurch, daß das ^j

Kupplungselement aus Kupplungskissen-Baueinheiten besteht, wobei jede einzelne Kupplungskissen-Baueinheit je aus zwei vorzugsweise untereinander gleichgestalteten, in Längsrichtung unter Druck gegeneinander vorgespannten, d.h. in der Längsachse gestauchten und mit diesen im wesentlichen in Sekantialebenen verlaufenden, im Winkel zueinander stehenden Kupplungskissen gebildet ist, die an ihren einander zugewandten Seiten an einem als mit der Antriebsseite der Kupplung verbundenen Antriebssteg ausgebildeten -

Kupplungskissenverbinder verbunden sind, während an den einander abgekehrten Enden der Kupplungskissen ein die Kupplungskissen-Baueinheit außenseitig bogenförmig umgreifendes Fliehkörpersegment angreift, welches durch Anschlag seiner der Kupplungskissen-Baueinheit zugewandten Innenseite außen am Antriebssteg mit der insgesamt gesehen vorzugsweise als ein vorgespanntes Kupplungs-Einbausegment »

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ausgebildeten Kupplungskissen-Baueinheit anliegt und damit alle Vorspannkräfte in sich kurzschließt.

Wenn man einmal davon ausgeht, daß bei aus Gummi bestehenden Kupplungselementen diese den auf sie wirkenden Druckkräften freundlicher gegenüberstehen als den Zugbelastungen, so ist es damit der Erfindung durch die unter Druck in ihrer Längsachse vorgespannten Kupplungskissen gelungen, eine Lösung zu schaffen, die einer hinsichtlich der Belastbarkeit solcher Kupplungskissen Ideallösung bereits sehr nahe kommt. Dadurch, daß beide, eine Kupplungskissen-Baueinheit darstellenden Kupplungskissen vorgespannt sind, können sich bei den auftretenden Umfangskräften die auch hier entstehenden Zugkräfte nicht nachteilig auf die Kupplungskissen auswirken, weil durch die entstehenden Zugkräfte zunächst einmal das Maß der Druckvorspannung in dem auf Zug belasteten Kissen aufgehoben werden muß.

Neben diesem Vorteil des Erfindungsgegenstandes wird ein weiterer Vorzug auch darin gesehen, daß die Kupplung nunmehr bei wesentlich kleinerer Bauweise

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wesentlich höher "belastet werden kann, was für die Praxis insbesondere auch für die Unterbringung solcher Kupplungen von entscheidender Bedeutung ist.

Auch ist es im Rahmen der Erfindung von weiterer entscheidender Bedeutung, daß die mit einem Kupplungsbelag ausgerüsteten Fliehkörper an der der Antriebsbzw. Kupplungsseite des Kupplungseiementes mit der Antriebsseite der Kupplung abgekehrten Enden der vorgespannten Kupplungskissen an diesen selbst angreifen. Durch die in der Erfindung praktizierte Vorspannung der Kupplungskissen in ihrer Längsachse ergibt sich nämlich "eine Längskraft, deren radiale Komponente die Fliehkörper radial nach innen zieht und auch festhält, so daß die vorgespannten Kupplungskissen damit eine weitere Funktion im Sinne des Festhaltens der Fliehkörper bewirken. Dadurch entfallen bisher übliche Rückhol- oder Festhaltefedern für die Fliehkörper.

Eine weitere Bedeutung gewinnt der Erfindungsgegenstand auch dadurch, daß jede erfindungsgemäß vorge-

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schlagene Kupplungskissen-Baueirteit als vorgespanntes Kupplungs-Einbausegment ausgebildet ist, so daß jede Kupplungskissen-Baueinheit eine betriebsfertige Montageeinheit darstellt, bei der der Fliehkörper am die beiden Kupplungskissen in der Mitte zusammenhaltenden und gleichzeitig als Antriebssteg ausgebildeten Kissenverbinder anliegt und damit innerhalb der Baueinheit die radial nach innen wirkende Komponente der Vorspannkraft a Riickhaltekraf t, kurzschließt.

In diesem Zusammenhang wird auch noch darauf hingewiesen, daß durch die vorgeschlagene Bauweise unter Verwendung vorgespannter Kupplungskissen diese hinsichtlich ihrer Stärke vorwählbare Vorspannung durch die radiale Schaltkupplungsbewegung, die durch das radiale Auswandern der Fliehkörper entsteht, noch zusätzlich erhöht, und nicht etwa reduziert wird, was sich im Hinblick auf die in den Kissen wirkenden Belastungen zur günstigen Seite hin auswirkt.

Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaues der neuen Fliehkraftkupplung ist es zweckmäßig, wenn der Antriebßsteg in der Mitte zwischen den beiden eine Kupplungskissen-Baueinheit darstellenden Kupplungskissen

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an den ihm zugewandten Enden der Kupplungskissen ebenso anvulkanisiert ist, wie an den anderen Enden der Eupplungskissen angeordnete Fliehkörper-Befestigungshalter.

Auch wird eine Montagehilfe des Kupplungs-Einbausegmentes dadurch erzielt, wenn der z.B. im Umriss im wesentlichen dreieckige Antriebssteg außerhalb seines die Antriebsseite der Kupplung mit dem Antriebssteg kuppelnden Verbindungsbolzens mit einem eine Montagelagefixierung bewirkenden Arretierstift ausgerüstet ist. Dadurch kann nämlich das gesamte Segment zunächst fixiert und genau ausgerichtet werden, bevor die endgültige "Verschraubung mit der Antriebsseite der Kupplung durchgeführt wird.

Es ist von'der konstruktiven Seite her gesehen auch vorteilhaft, wenn der Kupplungsbolzen außerhalb des Schnittpunktes der Längsmittelachsen der Kupplungskissen, d.h. außermittig, etwa an bzw. nahe dem Außenrand des Antriebssteges angeordnet ist. Auf diese Weise kann die einzige Befestigungsschraube an einer Stelle des im Umriss dreieckigen AntriebsSteges untergebracht werden, wo auch genügend Platz vorhanden ist, ohne den Antriebssteg in Irgendeiner Weise zu schwächen.

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Jedes Fliehkörpersegment kann mit den an den Enden der Kupplungskissen anvulkanisierten Befestigungshaltern entweder mittels Querverbindungsglieder oder aber auch befestigungBgliedlos, z.B. durch Schweißen od.dgl. verbunden sein.

Zur Bildung eines gemeinsamen Kupplungselementes können mehrere Kupplungskissen-Baueinheiten der Erfindung konzentrisch um die Längsmittelachse der Kupplung herum aneinandergereiht sein.

Ein weiterer Punkt ist für die Erfindung von entscheidender Bedeutung Insofern, als mit einfachsten Mitteln der Schältpunkt der Kupplung vorgewählt werden kann. Dieser Schaltpunkt ist beispielsweise durch das Hafi der Kupplungskissen-Tor spannung und/bsw. durch die Shorehärte der elastischen Gummikissen beeinflußbar.

Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin, diesen Schaltpunkt entweder durch das Eigengewicht der Fliehkörper selbst oder durch den eingeschlossenen Winkel zwischen den beiden Kupplungekissen-Längsachsen zu beein-

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ORIGINAL INSPECTED

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In diesem Zusammenhang wird noch darauf hingewiesen, daß es selbstverständlich neuen der symmetrischen Ausbildung der Kupplungskissen-Baueinheiten,wie sie durch die Erfindung vorgeschlagen wird, ohne weiteres auch möglich ist, eine asymmetrische Anordnung zu wählen, bei der beispielsweise hinsichtlich Größe und/oder Vorspannkraft unterschiedliche Kupplungskissen verwendet werden können.

Und nicht zuletzt könnte in der Praxis die Erfindung in einer vorteilhaften Weitergestaltung ihren Niederschlag auch darin finden, daß die beiden Kupplungskissen der Kupplungskissen-Baueinheit zu einem einzigen, einstückigen in Längsrichtung vorgespannten, d.h. in der Längsachse gestauchten Einzel-Kupplungskissen vereint sind, das an seiner dem Fliehkörpersegment zugewandten Seite mit dem Kupplungsantrieb verbunden ist, und bei dem ferner das lliehkörpersegment an der diesem abgekehrten Seite des Kupplungskissens angreift und dureh Anschlag seiner dem Kissen zugewandten Innenseite an der dem Fliehkörpersegment zugewandten Außenseite des Kissens mit diesem kurzgeschlossen ist sowie vorzugsweise eine vorgespannte Montagebaueinheit bildet.

Auch wird abschließend noch darauf hingewiesen,

ORJGmAt INSPECTED

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daß man die "bevorzugt als vorgespannte Montage baue inheiten ausgelegten Kupplungskissen-Baueinheiten möglicherweise auch so gestalten kann, daß man die Vorspannung erst bei der Montage ausführt, wenn dieses sich bei einigen Sonderbautypen der Kupplung als zweckmäßig erweisen sollte.

Zusammenfassend ist es jedenfalls der Erfindung gelungen, bei einer Fliehkraftkupplung das bzw. die elastischen Kupplungselemente so aufzubauen, daß sie auf der einen Seite nicht mehr zuggefährdet sind, sondern in einer sie nicht nachteilig beeinflussenden Richtung, nämlich auf Druckbeanspruchung belastet sind. Auf der anderen Seite erfüllen diese Kupplungselemente als vorgespannte Druckkissen durch den für die Erfindung charakteristischen Angriff der Fliehkörpersegmente eine auf diese wirkende Feethaltefunktion im Nichtbetriebszustand der Kupplung. Diese neue Kupplung zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise und durch höhere Belastbarkeit besonders aus und wird dadurch höchsten Ansprüchen gerecht, womit sie sich der Praxis als eine technisch hervorragend entwickelte Lösung anbietet, die der

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Ideallösung der Belastbarkeit von Kupplungselementen äußerst nahekommt·

Im übrigen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes auf den beiliegenden Zeichnungen wiedergegeben! dabei zeigen t

Fig. 1 eine Fliehkraftkupplung im Ruhezustand im Achsschnitt wiedergegeben,

Fig. 2 einen Querschnitt der Kupplung ebenfalls im Ruhezustand,

Fig. 3 ein· der Fig. 1 «ntsprechende Darstellung der Kupplung im Betriebszustand, und

Fig. 4 einen Kupplungsojatrsohnitt, mit dsn Kupplungsteilen im Mitnahmesustand·

Bei der auf den Zeichnungen wiedergegebenen Kupplung ist mit 10 die Antriebsseite und mit 11 der

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Abtrieb der Kupplung bezeichnet. Die Antriebsseite der Kupplung ist mit einem Kupplungselement A verbunden, an dem seinerseits ein mit einem Kupplungsbelag 12 ausgerüsteter Fliehkörper 13 angreift. Mit seinem Kupplungsbelag 12 wirkt der Fliehkörper 13 mit einer Glocke 11a der Abtriebsseite 11 der Kupplung im Sinne einer Drehmitnahme zusammen und treibt dadurch die Abtriebswelle 14 an.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden als Kupplungselement A Kupplungskissen-Baueinheiten eingesetzt, bei dem zwei untereinander gleichgestaltete, in ihrer Längsachse unter Druck vorgespannte und vorspanndruckfixierte Kupplungskissen 15 auf ihren einander zugewandten Seiten mit einem anvulkanisierten Kupplungsverbinder 16 verbunden sind, der seinerseits eine etwa im Umriss dreieckige Gestalt besitzt, einen Befestigungsbolzen 17 aufweist, der mit einem Eadialflausch 10a der Antriebsseite 10 der Kupplung verbunden ist und außerhalb dieses Kupplungsbolzens 17 einen Pixierstift aufweist, der als Montagearretierung dient.

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den Enden eines jeden Kupplungskissens 15 sind Befestigungshalter 19 anvulkanisiert, welche winkelförmige Umrissgestalt besitzen und mit ihren Schenkelteilen 19a mit den segmentförmigen Fliehkörpern 13 verbunden sind. Jeder Fliehkörper 13 ist im Ruhezustand der Kupplung mit seiner Innenseite 13a an der Außenseite 16a des Antriebssteges 16 abgestützt. Bevorzugt ist jede Kupplungskissen-Baueinheit als vorgespannte Montageeinheit ausgebildet. Mehrere solcher Kupplungskissen-Baueinheiten bilden zusammen ein Kupplungselement.

Die Wirkungsweise dieser neuen Fliehkraftkupplung versteht sich derart, daß beginnend vom Ruhezustand gemäß den Fig. 1 und 2 durch den in Drehung versetzten Antriebsteil 10 der Kupplung die Kupplungskissen-Baueinheiten durch die auf sie ausgeübten Umfangskräfte angetrieben werden. Bei dem sich drehenden Kupplungselement baut sich dann eine radiale Kraftkomponente durch die Fliehkraft der Fliehkörper auf. Zunächst hält die radial nach innen gerichtete Komponente der Vorspannkraft der Druckkissen die Fliehkörper 13 noch fest und drückt sie gegen den Antriebssteg 16. Erst wenn bei Erreichen einer vorherbestimmbaren Einschaltdrehzahl, die nach außen wirkende Fliehkraft stärker wird, als die radial nach innen wirkende Vorspann-

kraft, heben die Fliehkörper 13 vom Antriebssteg 16 ab, bewegen sich radial nach außen, wobei der Kupplungsbelag 12 die Glocke 11a berührt und diese mitnimmt. Bei dieser radialen Bewegung der Fliehkörper 13 nach außen, werden die Kissen noch weiter gestaucht, so daß dadurch die Vorspannung in den Kupplungskissen 15 noch erhöht wird. Bei Fortfall der radialen Kraftkomponente, d.h. im Ruhezustand der Kupplung, wirkt die Vorspannkraft in den Kupplungskissen im Sinne einer radialen Rückholung der Pliehkörper und hält diese beim Anschlag an dem Antriebssteg fest.

Es versteht sich von selbst, daß die dargestellte und beschriebene Ausführungsform nur als ein mögliches Ausführungsbeispiel für die praktische Verwirklichung der Erfindung anzusehen ist, das jedoch keinesfalls allein hierauf beschränkt sein soll. Man könnte vielmehr - wie schon eingangs erwähnt - insbesondere die Kupplungskissen-Baueinheiten auch noch in einer abweichenden Weise gestalten. Unter Umständen wäre auch eine Anordnung eines einzelnen Kupplungskissens in Radialebene möglich.

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Claims (11)

70.7033 m/m P 20 09 607.5-12 Dipl.Ing,G. Kirschey Ansprüche:

1. Fliehkraftkupplung mit einem elastischen Kupplungselement, welches einerseits mit der Antriebsseite der Kupplung verbunden ist und an dem anderseits mit der Abtriebsseite der Kupplung zusammenwirkende, außenseitig einen Kupplungsbelag tragende Fliehkörper angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement aus Kupplungskissen-Baueinheiten (A) besteht, wobei jede einzelne Kupplungskissen-Baueinheit 'je aus zwei vorzugsweise untereinander gleichgestalteten, in Längsrichtung unter Druck gegeneinander vorgespannten, d.h. in der Längsachse gestauchten und mit diesen im wesentlichen in Sekantialebenen verlaufenden, im Winkel zueinander stehenden Kupplungskissen (15) gebildet ist, die an ihren einander zugewandten Seiten an einem als mit der Antriebsseite (10) der Kupplung verbundenen Antriebssteg (16) ausgebildeten Kupplungskissenverbinder verbunden sind, während an den einander abgekehrten Enden der Kupplungskissen

ein die Kupplungskissen-Baueinheit außenseitig "bogenförmig umgreifendes Fliehkörpersegment (13) angreift, welches vorzugsweise durch Anschlag seiner der Kupplungskissen-Baueinheit zugewandten Innenseite (13a) außen am Antriebssteg - bei (16a) - mit der insgesamt gesehen vorzugsweise als ein vorgespanntes Kupplungs-Einbausegment ausgebildeten Kupplungskissen-Baueinheit anliegt und damit alle Vorspannkräfte in sich kurzschließt.

2. -Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebssteg (16) in der Mitte zwischen den beiden eine Kupplungskissen-Baueinheit (A) darstellenden Rupplungskissen (15) an den ihm zugewandten Enden der Kupplungekissen ebenso anvulkanisiert ist, wie an den anderen Enden der Kupplungskissen angeordnete Fliehkörper-Befestigungehalter (19» 19a).

3. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der z.B. im Umriss im wesentlichen dreieckige Antriebssteg (16) außerhalb seines die Antriebsseite (10) der Kupplung mit dem Antriebssteg

. kuppelnden Verbindungsbölzens (17) mit einem eine Montagelagefixierung bewirkenden Arretierstift (18) ausgerüstet ist.

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4· Fliehkraftkupplung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet» daß der Kupplungsbolzen (17) außerhalb des Schnittpunktes der Längsmittelachsen der Kupplungskissen (15), d.h. außermittig, etwa an bzw. nahe dem Außenrand (16a) des AntriebsSteges (16) angeordnet ist.

5. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkörper-Befestigungshalter (19, 19a) als wenigstens zweischenkelige Winkelhalter ausgebildet sind, deren jeweils einer Schenkel (19) kupplungskissenseitig anvulkanisiert ist und deren anderer Schenkel (19a) mit dem Fliehkörper (13) mittels Querbefestigungsgliedern oder befestigungsgliedbs, z.B. durch Schweißen od.dgl. verbunden ist.

6. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ,je mehrere Kupplungskissen--Baueinheiten (A) konzentrisch um die KupplungSvLängsmittelachse herum aneinandergereiht ein gemeinsames Kupplungselement bilden.

7. Fliehkraftkugiung nach Anspruch 1 und 2,

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dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltpunkt der Kupplung durch das Maß der Kupplungskissen-Vorspannung und/bzw. durch die Shorehärte der elastischen Gummikissen (15) beeinflußbar ist.

8. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungs-Schaltpunkt durch das Eigengewicht der Fliehkörper (13) beeinflußbar ist.

9. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltpunkt durch den Winkel zwischen den beiden Kupplungskissen-Längsachsen der Kupplungskissen-Baueinheit (A) beeinflußbar ist·

10. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hinsichtlich Größe und/oder Vorspannkraft unterschiedliche Einzelkupplungskissen zu einer asymmetrischen Kuglungskissen-Baueinheit zusammengefaßt sind.

11. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 und 2,

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dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungskissen (15) der Kupplungskissen-Baueinheit zu einem einzigen, einstückigen in Längsrichtung vorgespannten, d.h. in der Längsachse gestauchten Ei'nzel-Kupplungskissen vereint sind, das an seiner dem Fliehkörpersegment (13) zugewandten Seite mit dem Kupplungsantrieb verbunden ist, und bei dem ferner das Fliehkörpersegment an der diesem abgekehrten Seite des Kupplungskissens angreift und durch Anschlag seiner dem Kissen zugewandten Innenseite an der dem Fliehkörpersegment zugewandten Außenseite des Kissens mit diesem kurzgeschlossen ist sowie vorzugsweise eine vorgespannte Montagebaueinheit bildet.

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