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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Kupplungsaggregat nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Es ist schon ein derartiges Kupplungsaggregat bekannt, bei dem
das Gehäuse mit einer Antriebswelle fest verbunden ist, auf dem nebeneinander und
voneinander getrennt zwei Riemenscheiben unterschiedlicher Durchmesser gelagert
sind. Während der Kraftfluß zur Riemenscheibe kleinen Durchmessers über eine Freilaufkupplung
erfolgen kann, geschieht dies zur Riemenscheibe großen Durchessers über eine mit
dem Gehäuse verbundene Fliehkraftkupplung, deren Außendurchmesser noch größer ist
als derjenige der großen Riemenscheibe und die in Achsrichtung seitlich versetzt
zu letzterer angeordnet ist.
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Diese Bauweise ist sehr aufwendig und beansprucht zudem viel Raum,
der gerade bei Kraftfahrzeugen häufig nicht zur Verfügung steht, wo vom Motor über
das Kupplungsaggregat eine Vielzahl von Nebenaggregaten angetrieben werden muß.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Kupplungsaggregat mit
den kennzeichnenden Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß es relativ einfach
und zudem kompakt baut, was besonders bei den beengten Raumverhältnissen am Motor
in Personenkraftwagen von Vorteil ist, wo mehrere Nebengaggregate angetrieben werden
müssen. Zudem gewährleistet sie einen funktionssicheren und wartungsarmen Betrieb
und ist leicht montierbar.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten iaßnahnen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kupplungsaggregats
möglich. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung
und der Zeichnung.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeisplel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen Figur 1 ein erstes Kupplungsaggregat in einen axialen Längsschnitt
und in Figur 2 in einem Querschnitt nach I-I in Figur 1, Figur 3 ein zweites Kupplungsaggregat
in einem axialen Längsschnitt und in Figur 4 in einem Querschnitt nach II-II in
Figur 3.
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Beschreibun der Erfindung Figur 1 zeigt ein Kupplungsaggregat 10,
dessen Gehäuse 11 aus einer Nabe 12 und einem tellerförmigen Teil 13 besteht. Mit
der Nabe 12 wird das Gehäuse 11 in nicht näher gezeichneter Weise drehfest mit der
Antriebswelle eines Motors gekuppeit.
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Das Teil 13 teilt die Nabe 12 in einen ersten Abschnitt 14, auf dem
eine erste Riemenscheibe 15 mit großem Durchmesser mittels zweier Kugellager 16
gelagert ist, und in einen zweiten Abschnitt 17 auf dem eine zweite Riemenscheibe
18 mit kleinerem Durchmesser gelagert ist. Am Teil 13 sind parallel zur Antriebsachse
drei Bolzen 19 gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet, auf denen jeweils ein
Fliehkrafthebel 21 schwenkbar gelagert ist. Jeder Fliehkrafthebel 21 hat einen Nocken
22, mit dem er in der gezeichneten Stellung einen in einer gehäusefesten Ausnehmung
23 geführten Kupplungsbacken 24 gegen eine Radnabe 25 der ersten Riemenscheibe 15
drückt. Dabei wird der Fliehkrafthebel 21 von einem Federband 26 vorgespannt, das
mit seinem einen Ende am Fliehkrafthebel 21 nahe des Bolzens 19 auf der dem Nocken
22 gegenüberliegenden Seite befestigt ist und dessen anderes Ende nahe dem benachbarten
Fliehkrafthebel 21 gehäusefest abgestützt ist. Bolzen 19, Fliehkrafthebel 21 und
Kupplungsbacken 24 bilden Teile einer Fliehkraftkupplung 27, die in einem unteren
Drehzahlbereich bis hin zu einer vorbestimmten Ablösedrehzahl den Kraftfluß vom
antreibenden Gehäuse 11
auf die erste Riemenscheibe 15 überträgt,
bei Drehzahlen oberhalb dieser Grenze aber den Kraftschluß in der Fliehkraftkupplung
27 unterbricht.
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Wie Figur 2 näher zeigt, sind jeweils zwischen zwei Fliehkrafthebeln
21 auf Bolzen 28 Fliehkraftrollen 29 schwenkbar gelagert, die Teile einer Freilaufkupplung
31 bilden. Den insgesamt drei Fliehkraftrollen 29 ist ein Außenring 32 zugeordnet,
der mit der zweiten Riemenscheibe 18 fest verbunden ist und der in die erste Riemenscheibe
15 hineinragt. Die Teile der Fliehkraftkupplung 27 und der Freilaufkupplung 31 sind
somit in derselben Ebene angeordnet; dies führt zu einer besonders raumsparenden
Bauweise des Kupplungsaggregats 10.
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Zur Wirkungsweise des Kupplungsaggregats 10 wird folgendes ausgeführt:
Beide Riemenscheiben 15 und 18 stehen im Betrieb in nicht näher gezeichneter Weise
über Treibriemen mit einer Doppelriemenscheibe - auch Vorgelege genannt - in Wirkverbindung,
die ein Nebenaggregat z.B. einen Klimakompressor eines Personenkraftwagens antreibt,
während das Gehäuse 11 mit der Antriebswelle des Motors gekuppelt ist. Die Federbänder
26 sind so ausgelegt, daß sie in einem Drehzahlbereich von Null bis nahe einer Ablösedrehzahl
entgegen der auftretenden Fliehkraftwirkung die Fliehkrafthebel 21 mit ihren Nocken
22 so auf die Kupplungsbacken 24 drücken, daß diese zwischen Gehäuse 11 und erster
Riemenscheibe 15 einen Kraftschluß herstellen. Durch entsprechende Auslegung und
Anordnung der Bauelemente der Fliehkraftkupplung 27 läßt sich erreichen, daß bei
einer gewünschten Ablösedrehzahl ein nahezu schlagartiges Lösen der Fliehkraftkupplung
27 erfolgt, wobei noch der Effekt ausgenutzt wird, daß bei beginnendem Rutschen
der Reibbeiwert vom hohen Haftbeiwert auf den niedrigen Gleitbeiwert fällt. Zusätzlich
wird dieser Schnappeffekt noch durch den Umstand unterstützt, daß der Hebelarm des
Schwerpunkts des Fliehkrafthebels vergrössert und der des Federahgriffspunkts verkleinert
wird. Im unteren Drehzahlbereich wird die zweite Riemenscheibe 18 über das
Vorgelege
angetrieben und dreht mit einer höheren Drehzahl als die erste Riemenscheibe 15
und damit die Freilaufkupplung 31, wobei letztere einen Kraftschluß zum Gehäuse
11 verhindert.
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Löst dagegen die Fliehkraftkupplung 27 den Kraftschluß zum Gehäuse
11 bei Erreichen der Ablösedrehzahl, so schließen die Fliehkraftrollen 29 den Kraftschluß
zum Außenring 32 der zweiten Riemenscheibe 18.
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Durch die vorteilhafte Aufteilung der Kupplungsfunktionen für beide
Riemenscheiben 15 und 18 auf Fliehkrafthebel 21 einerseits und andererseits Fliehkraftrollen
29 kann ein Übergangszustand bei einer bestimmten Drehzahl, bei dem beide Kupplurgen
außer Eingriff sind, vermieden werden.
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Mit vorliegendem Kupplungsaggregat 10 wird neben dem besonders wesentlichen
Vorteil einer kompakten Bauweise ferner ein wartungsarmer Betrieb erreicht, da keine
seitliche Führung der Fliehgewichte notwendig ist, sondern die Fliehkrafthebel nur
eine Drehbewegung am Bolzen ausführen. Zudem ergibt eine günstige Hebelübersetzung
durch entsprechend ausgelegte Fliehkrafthebel relativ kleine Fliehgewichte und geringe
Federkräfte, was eine raumsparende Bauweise begünstigt. Ferner ist von Vorteil,
daß durch die Funktionentrennung auf Fliehkrafthebel und Fliehkraftrollen das Kupplungsaggregat
so ausgelegt werden kann, daß der Antrieb der Nebenaggregate nie ganz unterbrochen
ist, so daß nur ein kleiner Drehzahlbereich mit Rutschen der Kupplungen auftritt,
wodurch der Verschleiß und auch die Verlustleistung gering bleiben. Dabei kommt
der beschriebene Schnappeffekt beim Lösen der Fliehkraftkupplung vorteilhaft zur
Geltung. Zudem ist eine Auslegung der Kupplungen ohne Selbsthemmung möglich. Anstelle
der Fliehkraftrollen könnte eines der Kugellager 16 durch eine handelsübliche Freilaufkupplung
entsprechend 66 ersetzt werden.
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Die Figur 3 zeigt ein Kupplungsaggregat 40, dessen Gehäuse 41 aus
einer Nabe 42, einem Flansch 43 und einer glockenförmigen
Mitnehmerscheibe
1<1<44 besteht.besteht. Auf einem inneren Abschnitt 45 der Nabe 42 ist über
Kugellager 46 eine erste Riemenscheibe 47 mit großem Durchmesser gelagert, die mit
ihrem die Rlemenscheibe aufweisenden Ringteil 48 die Mitnehmerscheibe 44 außen übergreift.
Eine Radnabe 49 der Riemenscheibe 47 weist eine Nut 50 auf, in die Kupplungsbacken
51 mit ihrem Reibbelag 52 greifen. Die insgesamt drei Kupplungsbacken 51 sind in
den Raum zwischen erster Riemenscheibe 47 und Gehäuse 41 angeordnet und durch insgesamt
vier ringförmige Federelemente 53 gehalten und geführt, wobei auf beiden Seiten
der Kupplungsbacken 51 jeweils zwei Federelemente 53 liegen. Wie hierzu Figur 4
näher zeigt, sind in jedem Federelement 53 durch bogenförmige Schlitze 54 drei innenliegende
Federarme 55 ausgebildet, deren Enden als Haken 56 geformt sind. Mit diesen Haken
56 greifen sie in Ausnehmungen 57, die in Bünden 58 der Kupplungsbacken 51 liegen,
wodurch diese beiden Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind. Außerdem weist
jedes Federelement 53 auf entsprechende Weise ausgebildete, drei außenliegende Arme
59 auf, die mit ihren Enden 61 in Öffnungen 62 der Mitnehmerscheibe 44 greifen.
Das Federelement 53 läßt sich vorteilhaft durch Ausstanzen aus einer vollen Platte
herstellen; es übernimmt vorteilhaft zwei Funktionen, zum einen bewirkt es die radiale
Druckkraft auf die als Fliehgewichte dienenden Kupplungsbacken 51 und zum anderen
dient es zur Mitnahme der Kupplungsbacken 51 in Umfangsrichtung. Kupplungsbacken
51 und Federelemente 53 bilden Teile einer Fliehkraftkupplung 63.
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An einem äußeren Abschnitt 64 der Gehäusenabe 42 ist über ein Kugellager
65 und eine Freilaufkupplung 66 handelsüblicher Bauart eine zweite Riemenscheibe
67 mit kleinem Durchmesser gelagert. Das gesamte Kupplungsaggregat 40 baut somit
in Richtung ihrer Antriebsachse nicht wesentlich länger als die Breite beider Riemenscheiben
47, 67 zusammen.
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Die Wirkungsweise des Kupplungsaggregats 40 ist im Prinzip mit derjenigen
des Kupplungsaggregats 10 vergleichbar. Durch entsprechende
Auslegung
der Federelemente 53 werden die Kupplungsbacken 51 gegen die Radnabe 49 gedrückt
und stellen zwischen Gehäuse 41 und erster Riemenscheibe 47 einen Kraftschluß her.
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Die Fliehkraftkupplung 63 löst erst bei Erreichen der Ablösedrehzahl
diesen Kraftschluß, wonach die Freilaufkupplung 66 das Gehäuse 41 kraftschlüssig
mit der zweiten Riemenscheibe 67 verbindet.
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Besonders vorteilhaft ist neben der kompakten Bauweise des Kupplungsaggregats
40, daß seitliche Führungen für die Kupplungsbacken 51 entfallen; damit verringern
sich die Gefahr des Klemmens durch Verkanten sowie die Reibungsverluste. Ferner
brauchen keine einzelnen Federn angelenkt zu werden, was zu einer funktionssicheren
und wartungsarmen Bauweise führt. Dabei lassen sic die Federelemente 53 rationell
herstellen und auch montieren, da alle Federarme an einer Scheibe vereint sind,
die zugleich die Mitnehmerfunktion erfüllt. Auch die Reibbeläge lassen sich bei
dieser Bauweise leicht austauschen. Darüber hinaus ist eine gute Wärmeabfuhr der
Reibungswärme möglich, insbesondere wenn über die Schlitze der Federelemente eine
Belüftung durchgeführt wird. Zudem bewirken die Schlitze als solche eine gewisse
LuStverwirbelung.
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Selbstverständlich sind auch Änderungen möglich, ohne vom Gedanken
der Erfindung abzuweichen.