DE2743595C2

DE2743595C2 - Fliehkraftkupplung

Info

Publication number: DE2743595C2
Application number: DE2743595A
Authority: DE
Inventors: Rainer 7055 Stetten Klink
Original assignee: Deutsche Automobil GmbH
Current assignee: Deutsche Automobil GmbH
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1985-04-25
Also published as: FR2404764A1; GB2004957B; IT7851256A0; IT1107237B; DE2743595A1; US4206824A; GB2004957A; FR2404764B1

Description

Die Erfindrng bezieht sich auf eine Fliehkraftkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Fliehkraftkupplung dieser Art (DE-PS 11 60 257) sind radial angeordnete topffönnige Miinchmerhülscn mit ihrem der Kupplungsachse zugekehrten offenen Ende an der betreffenden Kupplungshälfte starr befestigt. Die Mitnehmerhülsen greifen formschlüssig in zylindrische Ausnehmungen des Fiiehgewichtes ein, wobei Ausnehmung und Mitnehmerhülse von einer am Fliehgewicht befestigten Ankerschraube koaxial durchsetzt sind. Eine konzentrisch zwischen Mitnehmerhülse und Ankerschraube angeordnete Schraubenfeder stützt sich mit ihrem radial äußeren Ende am Boden der Mitnehmerhülse und mit ihrem inneren Ende an einem Widerlager der Ankerschraube ab. Auf diese Weise bleiben die Schraubenfedern an der Drehmomentübertragung unbeteiligt und die Mitnehmerhülsen in ständigem formschlüssigen Eingriff mit dem Fliehgewicht.

Die Schraubenfedern sind zur Festlegung der Einschaltdrehzahl — bei ~ler das Fliehgewicht in Reibkonuikt mit der anderen Kupplungshälfte gelangen soll — unter eine auf die MasSe des Fliehgewichtes abgestimmte Vorspannkraft zur Einhaltung der Freilaufstellung des Fliehgewichtes bei Drehzahlen unterhalb der Einschaltdrehzahl gesetzt. Beim Überschreiten der Einschaltdrehzahl besteht dann die Gefahr — insbesondere wenn die Einschaltdrehzahl relativ hoch liegt — daß durch den formschlüssigen Eingriff des Mitnehmers am Fliehgewicht der Eingriff des Fliehgewichtes an der anderen Kupplungshälfte stoßartig erfolgt Ebenso können durch den Mitnehmer bedingte Stöße schlagartig

ίο bei Drehmomentumkehr auftreten, d. h., wenn die eine Kupplungshälfte gegenüber der anderen zwischen einer Beschleunigungs- und einer Verzögerungsphase wechselt
Aus der GB-PS 3 67 432 ist eine Fliehkraftkupplung bekannt, die sich von der gattungsgemäßen Art dadurch unterscheidet, daß die Federachsen der federnden Mittel mit einem zur Kupplungsachse konzentrischen Bezugskreis zusammenfallen und die Enigriffsflächen für die Mitnehmer an einer nockenförmigen, radial nach innen gerichteten Ausbuchtung der Innenmantelfläche liegen. Im weiteren Unterschied zur*. Gattungsbegriff geht von jedem der beiden das Fiiehgewfcht in den Umfangsrichtungen begrenzenden Stirnenden eine mit ihrer Achse mit dem Bezugskreis zusammenfallende Sackbohrung aus, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung benrr"hbarte öffnungen zweier Sackbohrungen ein radialer Mitnehmerarm angeordnet ist In jede der Sackbohrungen ist eine Schraubendruckfeder eingesetzt, die sich mit ihrem einen Federende am Mitnehmerarm und mit ihrem anderen Federeade am Boden der Sackbohrung abstützt Um ein Auslenken der kreisförmigen Federachse zu vermeiden, sitzt die Schraubendruckfeder konzentrisch auf einem kreisbogenförmigen Führungsbolzen. Radial einwärts in bezug auf die Ab-Stützfläche für die Schraubendruckfeder sind am Mitnehmerarm Mitnehmernocken ausgebildet, die bereits in den Umfangsrichtungen der Kupplungsachse gegenüber den korrespondierenden Eingriffsflächen an den Ausbuchtungen der Fliehgewichte ein Bewegung ;spiel aufweisen, um einen plötzlichen Stoß beim Erreichen der Kupplungsstellung zu vermeiden. Diese bekannte Fliehkraftkupplung eignet sich jedoch nur für gegenüber den bei Anfahrwandlern von Fahrzeugen auftretenden Drehzahlen sehr niedrig liegende Einschaltdrehzahlen, weil die Rückhaltefunktion von kreisbogenförmig ausgerichteten Schraubendruckfedern naturgemäß gering ist. Außerdem ist die Stoßdämpfung bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung schwach, weil die Größe des Bewegungsspieles des Mitnehmers gegenüber der Federlänge der Schraubendruckfeder sehr klein ist

Aus der DE-AS ) 1 03 691 ist eine gattungsfremde Fliehkraftkupplung bekannt, bei der die Mitnehmer über Wälzkörper auf die gegenseitig durch mit ihrer Federi.>:hse tangential zur Kupplungsachse angeordnete und an den jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Fliehgewichtsendeii verankerte Zugfedern in der Freilaufstellung gehaltenen Fliehgewichte arbeitet. Bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung wird angestrebt, durch besondere Gestaltung der Eingriffsflächen zu vermeiden, daß die Wälzkörper unter gleitender Reibung arbeiten.

Ein Bewegungsspiel in den Umfangsrichumgen zwischen Mitnehmer und Fliehgewicht ist bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung ebensowenig vorgesehen wie eine Drehmomertübertragung ausschließlich über federnde Mittel in Zwischenstellungen der Fliehgewichte.
Aus der US-PS 18 73 561 ist eine weitere gattungs-

fremde Fliehkraftkupplung bekannt, bei der die mit ihren Eingriffsflächen mit dem Mitnehmer zusammenarbeitende Ausnehmung von der das Fliehgewicht in der einen Umfangsrichtung begrenzenden Stirnfläche ausgeht, um in der Kupplungsstellung ausschließlich den von der anderen Stirnfläche begrenzten Endbereich der Reibfläche des Fliehgewichtes in Reibkontakt mit der anderen Kupplungshälfte gelangen zu lassen, während der andere Endbereich durch Fixierung der Ausnehmung am Mitnehmer zur Belassung eines Lüftspieles von der anderen Kupplungshälfte ferngehalten wird. Als federnde Mittel sind zwei konzentrisch zur Kupplungsachse verlaufende, jeweils in Form eines in Umfangsrichtung in sich geschlossenen federnden Zugbandes ausgebildete Federelemente verwendet, welche in korrespondierenden Ausnehmungen in Form von Ringnuten aufgenommen sind, welche jeweils von einer der beiden das Fliehgewicht in den Axialrichtungen der Kupplungsachse begrenzenden Seitenwänden ausgehen. Mit dieser Ausgestaltung soll ein Rattern der Hiehgewichte an den Mitnehmern in der Kupplungsstellung vermieden werden. Auch bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung ist weder ein Bewegungsspiel in den Umfangsrichtungen für die Mitnehmer noch eine Drehmomentübertragung ausschließlich über die federnden Mittel in Zwischenstellungen der Fliehgewichte vorgesehen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Auftreten von derartigen Stoßen bei einer Fliehkraftkupplung der eingangs genannten Art zu vermeiden.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Oftmals soll die unter dem Antriebsdrehmoment stehende Kupplungshälfte in ihrer Verzögerungsphase gegenüber der anderen Kupplungshälfte eine andere Drehmomentcharakteristik als in ihrer Beschieunigungsphase aufweisen. Für diese Fälle ist bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Ausbildung gemäß Patentanspruch 2 vorgesehen.

Dabei könnten beispielsweise in der einen Drehrichtung mehr Federn wirksam sein als in der anderen Drehrichtung.

Eine einfachere Lösung zur Erzielung unterschiedlicher Federkennungen gibt Patentanspruch 3.

Aus der DE-OS 24 18 697 ist eine gattungsfremde Fliehkraftkupplung bekannt, bei der die federnden Mittel mit ihrer Federachse nicht radial, sondern tangential zur Kupplungsachse ausgerichtet sind und sich auch nicht an einen zur zugehörigen Kupplungshälfte bewegungsfesten Federanschlag abstützen. Das bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung in der Freilaufstellung des Fliehgewichtes vorhandene Bewegungsspiel in Umfangsrichtung zwischen Mitnehmer und Fliehgewicht kann jedoch nicht das stoß- bzw. schlagartige Einsetzen des Reibschlusses beim Oberschreiten der Einschaltdrehzahl verhindern, weil es durch einen bereits in der Freilaufstellung an einer besonderen Eingriffsfläche des Fliehkraftgewichtes für die drehachsnormale Servokraftkomponente in Anlage gehaltenen und durch einen von der das Fliehgewicht tragenden Kupplungshälfte angetriebenen Nocken überbrückt ist der sofortige Drehmomentunterstüzung für die Anpreßkraft des Fliehgewichtes vermittelt.

Bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung dient das Bewegungsspiel zwischen Riehgewicht und Mitnehmer im Zusammenwirken mit einer zwischen Nocken und der das Fliehgewicht tragenden Kupplungshiilfie eingeschalteten Drehrnomenlbegrenzungsfeder dazu, den Nocken ab einem bestimmten Drehmoment von dem Fliehgewicht abzuschalten, so daß die den ReibschluB bewirkende Normalkraft des Fliehgewichtes dann nur noch proportional zur Fliehkraft ist.

Bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung ist zur Erzielung einer drehmomentabhängigen Unterstützung für die Anpreßkraft des Fliehgewichtes unter Vcrmcidung eines stoßartigen Einsetzens des Reibschlusscs gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken die Anordnung nach Patentanspruch 4 getroffen.

Arbeitet diese erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung so, daß das treibende Drehmoment von der einen auf die andere Kupplungshälfte wechseln kann, wird Servowirkung in beiden Belastungshälften erreicht, wenn für jede Drehrichtung gesonderte korrespondierende Eingriffsflächen vorgesehen sind. Um das übertragbare Drehmoment für die beiden Belastungsfälle verschieden hoch auszulegen, kann diese erfindüngsgciMaßc Fiichkraf! kupplung entsprechend Patentanspruch 5 ausgebildet sein.

Oftmals kann es erwünscht sein, daß das übertragbare Drehmoment reduziert wird, wenn das treibende Drehmoment auf die andere Kupplungshälfte wechselt. Zu diesem Zweck wird die Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung nach Patentanspruch 6 vorgeschlagen.
Aufgrund der drehmomentübertragenden Funktion

ihrer federnden Mittel kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung der bei den beiden bekannten Kupplungen für die rein proportionale Abhängigkeit der Anpreßkraft des Fliehgewichtes von der Fliehkraft Sorge tragende Mitnehmer entfallen bzw. mit der Eingriffsflä-

ehe des Fliehgewichtes für die Servokraftkomponcntc zusammenarbeiten (Patentanspruch 7).

Um die Gestaltung eines im wesentlichen geschlossenen ringförmigen Kupplungsgehäuses ?u erleichtern, kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung in vorteilhafter Weise die Ausbildung gemäß Patentanspruch 8 vorgesehen sein.

Bei dieser Ausführungsform können in vorteilhafter Weise die Stützkräfte am Mitnehmer durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 9 niedrig gehalten werden.

Während bei bekannten, ohne Servountcrstützung für die Fliehgewichte arbeitenden Fliehkraftkupplung die Ausnehmungen für den Eingriff der Mitnehmer das Fliehgewicht vollständig durchsetzen und dadurch des-

sen Masse in unerwünschtem Maße verringern, ist dieser Nachteil bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 10 vermieden.

Bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung ist die Unabhängigkeit de.· federnden Mittel zur Verankerung des Fliehgewichtes sowohl in bezug auf ihre Anzahl als auch in bezug auf ihre Anordnung gewahrt

Die Befestigung der federnden Mittel am Fliehgewicht bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung

ω kann unter Einsparung besonderer Ankerschrauben in vorteilhafter Weise nach Patentanspruch 11 erfolgen.

Eine vorteilhafte Befestigung der federnden Mittel an der betreffenden Kupplungshälfte bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung hat Patentanspruch 12 zum Gegenstand.

Dabei kann diese Befestigung nach Art eines bajonettartigen Schnellverschlusses entsprechend Patentanspruch 13 bei der erfindungsgemäßen Flichkraftkupp-

lung gestaltet sein.

Bei einem Einsatz einer Fliehkraftkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 14 arbeitet das hydrodynamische Getriebe nur in der Anfahrphase des Fahrzeuges, während die Fliehkraftkupplung unter normalen Fahrbedingungen das hydrodynamische Getriebe überbrückt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Fliehkraftkupplung vom Fahrzustand her zu steuern. Zu diesem Zweck ist bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Anordnung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 14 getroffen.

Um beim Überbrücken eines hydrodynamischen Getriebes dessen Wandlungsbereich nicht einzuschränken, kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Auslegung nach Patentanspruch 15 vorgenommen sein.

Wird als Antrieb eines Fahrzeuges ein Gleichstrom-NebenschluB-Motor mit nachgeschaltetem Anfahrwandler verwendet, würde ein Wandlerbetrieb mit Turbinendrehzahlen oberhalb der im wesentlichen konstanten Motornenndrehzahl infolge der inneren Wandlervcrlustc eine unnötige Leistungseinbuße zur Folge haben. Zur Vermeidung dieses Nachteiles kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Kupplungscharaktcristik entsprechend Patentanspruch 16 gestaltet *cin.

Bei einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor mit nachgeschaltetem Anfahr-Wandler ist es zur Ausnutzung des vollen Wandlungsbereiches erwünscht, die Einschaltdrehzahl der zur Überbrückung dienenden Fliehkraftkupplung relativ nahe an die Nenndrehzahl des Motores zu legen. Bei einer ohne Servounterstützung ihrer Fliehgewichte arbeitenden Fliehkraftkupplung ergäben sich dann jedoch sehr hohe Schlupfverluste, weil die Kurve des übertragbaren Kupplungsmomcntes einer solchen Kupplung vom Nennpunkt des Motores weit entfernt liegt. Bei einer mit ständiger Servounterstützung arbeitenden Fliehkraftkupplung bestünde die Gefahr, daß bei Reduzierung öer den Motor speisenden Batteriespannung die zulässigen Schaltmomente überschritten werden. Dem könnte dadurch begegnet werden, daß man die Einschaltdrehzah! der Fliehkraftkupplung noch näher an die Motornenndrehzahl legt. Dies hätte jedoch zur Folge, daß die Fliehgewichte eine große Masse aufweisen und ihre federnden Verankerungen entsprechend kräftig dimensioniert sein müßten. Diese Lösung ist jedoch bei einer beispielsweise infolge der beschränkten Platzverhältnisse eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb im freien Ringraum des hydrodynamischen Wandlers untergebrachten Fliehkraftkupplung wegen des kleinen Querschnittes dieses Ringraumes nicht zu verwirklichen.

Bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung ist es durch die Merkmale des Patentanspruches 17 ermöglicht, die Einschaltdrehzahl in Nähe unterhalb und die Synchrondrehzahl in Nähe oberhalb der Motornenndrehzahl zu legen, ohne daß die erläuterten Nachteile auftreten.

Beim Betrieb von Elektrofahrzeugen, bei denen ein fremderregter Gleichstrom-Nebenschluß-Motor mit einem großen Feldstellbereich wie beispielsweise 1 :6 bis 1 :8 und einer niedrigen Nenndrehzahl in Verbindung mit einer hydrodynamischen Anfahrkupplung verwendet wird, ist es zur Beseitigung der Verluste vorteilhaft, auch die Anfahrkupplung mit einer Fliehkraftkupplung nach der Erfindung zu kombinieren. Zu diesem Zweck wird das Turbinenrad der Anfahrkupplung mit der die Fliehgewichte verankernden Kupplungshälfte und das Pumpenrad mit der mit den Fliehgewichten in Reibschluß bringbaren Kupplungshälfte der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung verbunden. Dadurch kann erreicht werden, daß die Drehmomentübertragung im Anfahrbereich rein hydrodynamisch und im Hauptfahrbereich, in dem die Turbinendrehzahlen größer als die Motornenndrehzahl sind, rein mechanisch erfolgt.

Wie eine Fliehkraftkupplung nach der Erfindung beispielsweise ausgebildet sein kann, ist im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform zur Überbrückung eines hydrodynamischen Wandlers beschrieben. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt des Wandlers mit in seinem freien Ringraum angeordneter Fliehkraftkupplung nach der Erfindung in einer die Drehachse enthaltenden Ebene.

F i g. 2 einen drehachsnormalen Teilquerschnitt durch den Wandler nach Linie H-Il in Fig. I₁

F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Teilquerschnitt zur Darstellung der Zwischenstellung des Fliehgewichtes,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Federbefestigung nach Pfeilrichtung IV in Fig. 2,

F i g. 5 einen der F i g. 1 entsprechenden Axialschnitt des Wandlers in der die Drehachse sowie die Achse eines Mitnehmerbolzens enthaltenden Ebene nach Linie V-V in Fig. 2,

F i g. 6 einen der F i g. 1 entsprechenden Axialschnitt des Wandlers in der die Drehachse und die Federachse einer Federbefestigung enthaltenden Ebene nach Linie VI-VI in Fig. 2,

F i g. 7 einen der F i g. 2 entsprechenden Teilquerschnitt des Wandlers zur Darstellung der Kupplungsstellung des Fliehgewichtes bei Wandler-Lastbetrieb,

Fig.8 einen der Fig.2 entsprechenden Teilquerschnitt des Wandlers zur Darstellung der Kupplungsstellung des Fliehgewichtes bei Wandler-Bremsbetrieb, Fig.9 einen der Fig.2 entsprechenden Teilquerschnitt des Wandlers zur Darstellung einer Variante mit für die beiden Wandler-Betriebsarten symmetrischer Federkennung der das Fliehgewicht verankernden federnden Mittel, und

Fig. 10 ein Schaubild zur Darstellung des jeweiligen Verlaufs des von der Fliehkraftkupplung der F i g. 1 bis 9 übertragbaren Drehmomentes und des von einem dem Wandler in Fig. I im Kraftfluß vorgeschalteten Gleichstrom-Nebenschluß-Motores abgegebenem Drehmoment jeweils über der Turbinendrehzahl des Wandlers.

Mit Bezug auf F i g. 1 sind in einem feststehenden ringförmigen Wandlergehäuse It, das konzentrisch zur Drehachse 12 angeordnet ist, ein über ein umlaufendes Gehäuseteil 13 mit einer Eingangswelle 14 drehfest verbundenes Pumpenrad 15 — ein mit einer Ausgangswelle 16 drehfest verbundenes Turbinenrad 17 sowie ein in der einen Drehrichtung über einen Freilauf 18 undrehbar am Wandlergehäuse 11 festgelegtes Leitrad 19 drehbar gelagert.

Arbeitet der Wandler als Anfahrwandler in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb entsprechend Fig. 10, dann wird die Eingangswelle 14 von einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor angetrieben, während die Ausgangswelle 16 — beispielsweise über ein Gangwechselgetriebe — mit Fahrzeugrädern gekoppelt ist

In dem ringförmigen Innenraum 20 des Wandlers ist die erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung so angeordnet, daß eine Kuppiungshäifte 2t — an der Fliehgewichte 22 über federnde Mittel 23 verankert sind — mit dem Turbinenrad 17 und die andere, mit den Fliehgewichten

9 10

22 in Reibschluß tretende Kupplungshälfte 24 mit dem pfeilen der Fig. 7 und 8 ergibt, verlagert sich der am

Pumpenrad 15 drehfest verbunden sind. Fliehgewicht 38 liegende Befestigungspunkt der federn- Die Kupplungshälfte 21 weist einen U-Ring 25 (vgl. den Mittel 23 gegenüber dem am Federteller 42 liegen-

insbesondere Fig.5) auf, zwischen dessen Schenkel 26 den Befestigungspunkt im Bremsbetrieb (Fig.8) — in

und 27 als Fliehgewichte arbeitende — vorzugsweise 5 welchem die Kupplungshälfte 21 antreibt — entgegen

vier — Ringsektoreiemente 28 angeordnet sind. Von der Antriebsdrehrichtung der Eingangswelle 12, dagc-

seinem zylindi ischen Innenmantel 29 (vgl. insbesondere gen im Last- oder Zugbetrieb (F i g. 7) — in welchem die

F i g. 3,7 und 8) ausgehend, weist das Ringsektorelement Kupplungshälfte 24 antreibt — in der Antriebsdrehrich-

28 zwei Ausnehmungen 30 auf, die jeweils von einer tung der Eingangswelle 12.

nach Art eines Wälzlagers arbeitenden Hülse 31 durch- io Das Ringsektorelement 28 wird durch die federnden

setzt ist. Die Hülse 31 ist auf einem Mitnehmerbolzen 32 Mittel 23 in einer in den Fig. 2,4.5 und 9 gezeichneten

(F i g. 5) drehbar gelagert, dessen Enden 33 und 34 in je Freilaufstellung 56 gegenüber seiner Kupplungshälfic

einer korrespondierenden Lageröffnung 35 bzw. 36 des 21 gehalten, in der die Reibbeläge 55 um das radiale

benachbarten Steges 26 bzw. 27 gehaltert sind. Spiel 57 gegenüber der Reibfläche 54 gelüftet sind. In

Die Ausnehmung 30 weist für den Eingriff des Mit- 15 den Umfangsrichtungen der Drehachse 12-12 weisen nehmerbolzens32bzw.seiner Hülse31 eine Eingriffsflä- die Eingriffsfläche 37 ein Bewegungsspindel 58 (Fig. 7) ehe 37 (F i g. 8) zur Ableitung einer die Anpreßkraft am und die Eingriffsfläche 38 ein Bewegungsspie! 59 Fliehgewicht verstärkenden zentrifugalen Servokraft- (Fig.8) gegenüber dem Mitnehmerbolzen 3?. bzw. seikomponente für den Lastbetrieb des Wandlers aus dem ner Hülse 31 auf, wenn sich das Ringsektorelement 28 in Drehmoment der Äusgangsweiie ίό auf. Für den Brems- 20 der Frciiaüfsicilüng 36 befiridei. Auf diese Weise gebetrieb des Wandlers ist die Ausnehmung 30 mit einer langt das Ringsektorelement 28 wenn seine Fliehkraft Eingriffsfläche 38 (Fig. 7) zur Ableitung einer die An- die Vorspannkraft der federnden Mittel 23 überwindet preßkraft am Fliehgewicht reduzierenden zentripetalen — in Zwischenstellungen 60 (Fig.2), in denen seine Servokraftkomponente versehen. Reibbeläge 55 zwar in Reibschluß mit der Reibfläche 54

Die federnden Mittel 23 stützen sich mit ihrem zur 25 gebracht sind — seine zugehörige Eingriffsfläche (37 in Drehachse 12-12 radial inneren Ende am Boden 39 F ig. 3 für Lastbetrieb des Wandlers) für die Servokraft-

(F i g. 3 und 9) einer in Umfangsrichtung zwischen den komponente sich jedoch noch außer Eingriff gegenüber

Ausnehmungen 30 liegenden und vom zylindrischen Au- dem Mitnehmerbolzen 32 bzw. dessen Hülse 31 befindet

ßenmantel 40 des Ringsektorelementes 28 ausgehenden (d. K das Spiel 61 zwischen Freilaufstellung 56 und Zwi-

Ausnehmung 41 ab. Das radial äußere Ende der federn- 30 schenstellung 60 ist stets kleiner als das Bewegungsspiel

den Mittel 23 ist an einem Federteller 42 eingespannt. In 58 bzw. 59). Damit erfolgt Drehmomentübertragung

Fig.4 sind zwei zueinander senkrechte Bezugsachsen zwischen den Kupplungshälften 21 und 24 in den Zwi-

des Federtellers 42 bei 43 bzw. 44 angedeutet. In den schenstellungen 60 ausschließlich über die federnden

Richtungen der Bezugsachse 43 wird der Federteller 42 Mittel 23, wie deren gezeichnete Auslenkung 62 in

von zwei Endflächen 45 begrenzt, deren gegenseitiger 35 F i g. 3 verdeutlicht.

Abstand 46 kleiner ist als der lichte Abstand 47 der Die federnden Mittel 23 können aus zwei konzen- Schenkel 26 und 27. In den Richtungen der Bezugsachse trisch zueinander angeordneten Schraubenfedern

44 ist der Fcdcrteüer 42 an seinen betreffenden Enden (F i g. 2 und 6) bestehen, von denen in F i g. 3 in verein-

mit Haltezungen 48 und 49 (F i g. 4) versehen, die jeweils fachter Darstellung lediglich die äußere, weite Feder

in eine korrespondierende Ausnehmung 50 und 51 40 gezeichnet ist.

(Fig.6) des benachbarten Schenkels 26 bzw. 27 einge- Fig.9 zeigt die Ausbildung der Einspannstellen für setzt sind. Der gegenseitige Abstand 52 der äußeren die Federenden der federnden Mittel 23, jm eine relativ Enden der Haltezungen 48 und 49 ist größer als der große wirksame Federlänge 63 zu erhalten, die sich Abstand 47. Auf diese Weise können die Federteller 42 beim Wechsel zwischen Last- und Bremsbetrieb des — mit ihrer Bezugsachse 44 parallel zu den Schenkeln 45 Wandlers nicht ändert. Dies kann einmal durch eine 26, 27 ausgerichtet — in die Ausnehmungen 41 einge- kurze, für beide Betriebszustände gleichlange Einspannführt und unter Verdrehen um 90° bajonettartig in ihren länge 64 am Federteller 42 — zum anderen durch eine Haltezungen 48,49 in die Ausnehmungen 50,51 einge- kurze, für beide Betriebszustände gleichlange Einspannsetzt werden. länge (geneigte Wandabschnitte 65 und 66 der Ausneh-

Die andere Kupplungshälfte 24 ist mit einem die 50 mung 41) am Ringsektorelement 28 oder durch beide Schenkel 26 und 27 übergreifenden L-Profilring 53 mit Maßnahmen zugleich erreicht werden,

einer inneren zylindrischen Reibfläche 54 versehen, die F i g. 3 zeigt die Ausbildung der Einspannstellen für

mit Reibbelägen 55 am Außenmantel 40 des Ringsek- die Federenden der federnden Mittel 23, um für den

torelementes 28 zusammenarbeitet Lastbetrieb des Wandlers eine härtere Federkennung

Die für die Position 56 (Freilaufstellung) in den F i g. 3, 55 zu erhalten als für den Bremsbetrieb. Dies ist durch eine

7 und 8 strichpunktiert gezeichnete geometrische Achse kürzere wirksame Federlänge 67 gegenüber der größe-

enthäit den Befestigungspunkt der federnden Mittel 23 ren Federlänge 63 für den Bremsbetrieb erreicht. Diese

am Federtelier 42 der getriebenen Kupplungshälfte 21. Verkürzung kann zum einen durch eine größere Ein-

Die für die Positionen 60 (Zwischenstellung) in F i g. 3 spannlänge 68 am Federteller 42, zum anderen durch und 70 (Kupplungsstellung) in F i g. 7 und 71 (Kupp- 60 eine größere Einspannlänge (federachsparalleler Wandlungsstellung) in F i g. 8 jeweils strichpunktiert gezeich- abschnitt 69 der Ausnehmung 41) oder durch beide nete geometrische Achse enthält den Befestigungs- Maßnahmen zugleich erzielt werden, punkt der federnden Mittel 23 am Boden 39 der Ausneh- Mit steigender Fliehkraft und damit sich vergrößernmung 41 des Fliehgewichtes 28. der Anpreßkraft verlagert sich das Ringsektorelement

Wie sich insbesondere aus den F i g. 2 und 9 ergibt, 65 28 unter Beibehaltung des Reibschlusses seiner Reibbeüegen in der Freilauf stellung 56 beide Befestigungs- läge 55 an der Reibfläche 54 gegenüber seiner Kupppunkte der federnden Mittel 23 auf einer Arhse. lungshälfte 21 (U-Ring 25) bei Lastbetrieb des Wandlers

Wie sich aus den beiden gegensinnigen Richtungs- in eine Kupplungsstellung 70(Fig. 7) und bei Bremsbe-

ΔΙ HO DVD

trieb in "ine Kupplungsstellung 71 (F i g. 8).

In der Kupplungsstellung befindet sich der Mitnehmerbolzen 32 über seine Hülse 31 in Eingriff mit der Tingriffsfläclie 37 des Fliehgewichtes, so daß der aus der Fliehkraft sich ergebenden Anpreßkraft eine vom Drehmoment der Kupplungshälftc 21 abgeleitete zentrifugale Servokraftkomponente überlagert wird.

Dagegen befindet sich der Mitnehmerbolzen 32 bzw. seine Hülse 31 in der Kupplungsstellung 71 in Eingriff mit der Eingriffsfläche 38, so daß der von der Fliehkraft abhängigen Anpreßkraft eine vom Drehmoment der Kupplungshälfte 21 abgeleitete zentripetale Servokraftkomponente überlagert wird.

Auf diese Weise wird das übertragbare Drehmoment der Fliehkraftkupplung bei Lastbetrieb vergrößert und bei Bremsbetrieb reduziert.

In dem Schaubild der Fig. 10 ist auf der Abszissenachsc die Turbinendrehzahl Π|₇ des Turbinenrades 17 aufgetragen. Der positive Abschnitt + M der Ordinatenachse entspricht dem Lastbetrieb und der negative Abschnitt — M dem Bremsbetrieb des Wandlers in Fig. 1. Die Eingangswelle 14 soll von einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor angetrieben sein. Dann gibt die Kurve + Mh den Verlauf des Drehmomentes der Eingangswelle 14 wieder, wenn der Motor mit seiner Nenndrehzahl (Kurvenpunkt 72) bei Lastbetrieb des Wandlers läuft. Der Motor ist durch Reduzierung der Gleichstromspannung auf etwa halbe Nenndrehzahl (Kurvenpunkt 73) herunterschaltbar. Der entsprechende Verlauf des Drehmomentes der Eingangswelle 14 ist durch die Kurve + M\A_(mi) wiedergegeben.

Die bei Bremsbetrieb entsprechenden beiden Verläufe des Drehmomentes der Eingangswelle 14 sind durch die Kurven —M\a und —MH_(red) dargestellt, zwischen denen ein regelungstechnisch bedingter knickförmiger Übergangsbereich 74 mit den Kurvenendpunkten 75 und 76 liegt

Die mit gesiricheiien Linien dargestellten Kurven ■*■ 77 und —77 geben den Verlauf des von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung übertragbaren Drehmomentes bei Last- und Bremsbetrieb wieder, wenn sich das Fliehgewicht 22 in den Zwischenstellungen 60 befindet, d. h» wenn seine Anpreßkraft ausschließlich proportional der Fliehkraft ist.

Die mit strichpunktierten Linien dargestellten Kurven + 78 und —78 geben den Verlauf des von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung übertragbaren Drehmomentes bei Last- und Bremsbetrieb wieder, wenn die Milnehmerbolzen 32 in beiden Drehrichtungen zentrifugale Scrvokraftkomponenten erzeugen.

Die als punktierte Linie dargestellte Kurve —79 gibt den Verlauf des von der Fiiekraftkupplung nach der Erfindung bei Bremsbetrieb übertragbaren Drehmomentes wieder, wenn der Mitnehmerbolzen 32 bzw. seine Hülse 31 im Zusammenwirken mit der Eingriffsfläche 38 eine zentripetale Servokraftkomponente am Fliehgewicht 22 erzeugt, d. h, die aus der Fliehkraft resultierende Anpreßkraft reduziert.

Eine in ihrem Verlauf durch das Kurvenminiroum 80 des Drehmomentverlaufes + Mn(_rcd) festgelegte Kurve 81 stellt den Verlauf der zulässigen Schaltmomente dar, die zur Vermeidung von Schaltstößen im Kraftübertragungsstrang 14, 16 nicht von dem von der Fliehkraftkupplung übertragbaren Drehmoment überschritten werden soll.

Die Vorspannkraft der federnden Mittel 23 ist so gewählt, daß die Einsehaltdrehzahl (Kurvenpunkt 82), bei der die Fliehkraft des Fliehgewichtes 22 die Vorspannkraft überwindet, etwas mehr als 50% der Nenndrehzah! 72 des Motors beträgt. Auf diese Weise bleibt der volle Wandlungsbereich des Wandlers erhalten. Bei steigender Turbinendrehzahl Mn befindet sich das Fliehgewicht 22 in den Zwischenstellungen 60, so daß die federnden Mittel 23 allein an der Drehmomrntübertragung beteiligt sind und das übertragbare Drehmoment der Kupplung entsprechend dem Abschnitt 83 der Kurve + 77 bei Lastbetrieb verläuft.

ίο Wenn das Fliehgewicht 22 bei der Kupplungsdrehzahl 84 in seine Kupplungsstellung 70 gelangt, wird seine Anpreßkraft durch den Mitnehmerbolzen 32 verstärkt und das übertragbare Drehmoment der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung verläuft nach einem

Übergangsbereich 85 entsprechend dem Kurvenabschnitt 86 der Kurve +78. Auf diese Weise liegt die Synchrondrehzahl 87, ab der beide Kupplungshälften 21 und 24 schlupffrei umlaufen, nahe bei der Nenndrehzahl 72.

Für den Bremsbetrieb sind die federnden Mittel 23 weicher ausgelegt (größere wirksame Federlänge 63), so daß das von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung übertragbare Drehmoment in dem Übergangsbereich 74 entsprechend dem Kurvenabschnitt 88 der Kur· ve —79 zwischen den Kurvenendpunkten 75 und 76 verläuft, um Schaltstöße im Übertragungsstrang 14, 16 zu vermeiden.

Bei zur Einschaltdrehzahl 82 abfallender Turbinendrehzahl /Ji 7 geht im Bremsbetrieb der Verlauf des von der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung übertragbaren Drehmomentes auf den Kurvenabschnitt 89 der Kurve —77 über, bei der nur noch die federnden Mittel 23 Drehmomente übertragen. Auf diese Weise ist auch bei Bremsbetrieb ein weiches Einsetzen des Reibkontaktes zwischen den Kupplungshälften 21 und 24 gewährleistet.

Hierzu 4 Biatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fliehkraftkupplung mit wenigstens einem jeweils über federnde Mittel an der einen Kupplungs- half te in einer die Relativdrehung beider Kupplungshälften freigebenden Freilaufstellung verankerbaren Fliehgewicht, das von wenigstens einem Mitnehmer dieser Kupplungshälfte in den Drehrichtungen der Kupplungsachse antreibbar und bei Oberwindung einer Vorspannkraft der federnden Mittel unter dem Einfluß der Fliehkraft aus der Freilaufstellung in eine Kupplungsstellung verlagerbar ist, in der es sowohl in Eingriff mit dem Mitnehmer als auch in Reibschluß mit der anderen Kupplungshälfte steht, und is bei der der Mitnehmer in der jeweiligen Umfangsrichtung der Kupplungsachse mit einer korrespondierenden Eingriffsfläche einer von der Innenmantelfläche des Fliehgewichtes ausgehenden Ausnehmung zusammenarbeitet und die mit ihrer Federach- se in der Freilaufstellung radial zur Kupplungsachse ausgerichteten federnden Mittel sich mit ihren radial außen liegenden Federenden an einem zur Kupplungshälfte bewegungsfesten Federanschlag und mit ihrem radial innen liegenden Federenden an einem zum Fliehgewicht bewegungsfesten Widerlager abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (32) in der Freilaufstellung (56) Bewegungsspiel (58 bzw. 59) in den Umfangsrichtungen der Kupplungsachse (12-12) gegenüber den Eingriffsflächen (37 bzw. 38) und das Fliehgewicht (28) wenigstens eine von seiner Außenmantelfläche (40) ausgehende zusätzliche Auuehmung (41) aufweisen sowie die federnden Mittel (23) zusammen mit Federanschlag (42) und Widerlager (39) in der zusätzli- chen Ausnehmung (41) derart angeordnet sind, daß sowohl der Federanschlag (42) als auch — zumindest über einen Teil (63 bzw. 67) ihrer Federlänge (63,64) — die federnden Mittel (23) gegenüber der zusätzlichen Ausnehmung (41) in den Umfangsrichtungen der Kupplungsachse (12-12) auslenkbar (Auslenkung 62) sind.

2. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) in den beiden Umfangsrichtungen unterschiedliche Federkennungen aufweisen.

3. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) in den beiden Umfangsrichtungen unterschiedliche wirksame Federlängen (63 und 67) aufweisen.

4. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Fliehgewichtes (28), das wenigstens eine mit einer seiner Kupplungshälfte zugeordneten korrespondierenden Eingriffsfläche zusammenarbeitende Eingriffsfläche zur Ableitung einer drehachsnormalen Servokraftkomponente aus dem Drehmoment dieser Kupplungshälfte aufweist, die korrespondierenden Eingriffsflächen (37 und Hülse 31 bzw. 38 und Hülse 31) für die Servokraftkomponente in den Umfangsriehlüngcn der Kupplungsachse (12-12) ein Bewegungsspiel (58 bzw. 59) zueinander aufweisen.

5. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokraftkomponenten in den beiden Drehrichtungen dem Betrage nach verschieden sind.

6. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren

der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokraftkomponente (Eingriffsfläche 38) der einen Umfangsrichtung zentripetal gerichtet ist

7. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Mitnehmer (Hülse 31) mit der Eingriffsfläche (37 bzw. 38) des Fliehgewichtes (22) für die Servokraftkomoonente zusammenarbeitet

8. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die das Fliehgewicht (22) verankernde Kupplungshälfte (21) einen U-Ring (25) aufweist zwischen dessen beiden Schenkel (26 und 27) das Riehgewicht (22) angeordnet isu

9. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, mit einem mit seiner Achse parallel zur Kupplungsachse angeordneten Mitnehmer, dadurch gekennzeichnet daß der Mitnehmer (32) mit seinen Enden (33 und 34) in jeweils einem Schenkel (26 bzw. 27) des U-Ringes (25) abgestützt ist

10. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Eingriffsflächen (37, 38) für den Mitnehmer (32) aufweisende Ausnehmung (30) die Innenmantelfläche (29) des Fliehgewichtes (28) vollständig unterbricht, jedocfc gegenüber der Außenmantelfläche (40) des Fliehgewichtes (28) geschlossen ist

11. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) unmittelbar am Grund (39) der zusätzlichen Ausnehmung (41) abgestützt sind.

12. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Federanschlag (42) in korrespondierenden Ausnehmungen (50 und 51) der Schenkel (26 und 27) des U-Ringes(25) gehaltert ist.

13. Fliehkraftkupplung nacl> einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Federanschlag (42) in den Richtungen einer ersten federachsnormalen Achse (43) von zwei Endflächen (45) begrenzt ist, deren gegenseitiger Abstand (46) höchstens gleich dem gegenseitigen lichten Abstand (47) der Schenkel (26 und 27) des U-Ringes (25) ist, und in den Richtungen einer zur ersten Achse wenigstens annähernd senkrechten zweiten federachsnormalen Achse (44) zwei einander diametral gegenüberliegenden Haltezungen (48 und 49) aufweist, deren freie Enden einen größeren gegenseitigen Abstand (52) als die Schenkel (26 und 27) des U-Ringes aufweisen.

14. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, zur Überbrückung eines in den Drehmomentübertragungsstrang zwischen Antriebsmaschine und Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges eingeschalteten hydrodynamischen Getriebes, insbesondere Wandlers, dadurch gekennzeichnet, daß die das Fliehgewicht (22) verankernde Kupplungshälfte (21) mit dem mit den Fahr/.cugräderii gekoppelten Abschnitt (Ausgangswelle 16) des Drehmomentübertiagungsstrangcs (12, 16) verbunden ist.

15. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdrehzahl (82) der das Fliehgewicht (22) verankernden Kupplungshälflen (21) — bei der das Fliehgewicht (22) in Reibkontakt mit der ande-

ren Kupplungshälfte (24) gelangt — etwa halb so hoch ist wie ihre Synchrondrehzahl (87) — bei der die andere Kupplungshälfte (24) schlupffrei angetrieben ist.

16. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 mit einem das Fahrzeug antreibenden Gleichstrom-Nebenschluß-Motor, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchrondrehzahl (87) der das Riehgewicht (22) verankernden Kupplungshälfte (2V/ etwa so hoch wie die Nenndrehzahl (72) des Gleichstrom-Nebenschluß-Motors ist.

17. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die den Reibschluß bewirkende Normalkraft des Fliehgewichtes (22) in dem Drehzahlbereich zwischen der Einschaltdrehzahl (82) und der Küpplungsdrehzahl (84), bei der der Mitnehmer (Hülse 31) mit dem Fliehgewicht (22) in Eingriff gelangt, ausschließlich proportional zur Fliehkraft ist und in dem anschließenden Drehzahlbereich zwischen der Kupplungsdrehzahl (84) und der Synchrondrehzahl (87) in zusätzlicher Abhängigkeit (Eingriffsfiäche 37) von dem Drehmoment (Mitnehmerbolzen 32) der das Fliehgewicht (22) verankernden Kupplungshälfte (21) steht

18. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, deren eine Kupplungshälfte mit einem als Antrieb eines Fahrzeuges arbeitenden und im Bremsbetrieb von seiner Nenndrehzahl auf eine reduzierte Drehzahl herunterschaltbaren Gleichstrom-Nebenschluß-Motor und deren andere Kupplungshälfte mit Fahrzeugrädern gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (Hülse 31) in dem sich durch das Herunterschalten im Bremsbetrieb ergebenden Übergangsbereich (74) zwischen dem Drehmomentverlauf (—Λίκ) des Motors (Eingangswelle 14) bei Nenndrehzahl-Betrieb und dem Drehmomentverlauf (—Ai|₄f«</;) bei Betrieb mit reduzierter Drehzahl mit einer eine zentripetale Servokraftkomponente erzeugenden Eingriffsfläche (38) des Fllehgewichtes (22) in Eingriff steht.