DE2913694A1

DE2913694A1 - Drehzahlabhaengige rotationskupplung

Info

Publication number: DE2913694A1
Application number: DE19792913694
Authority: DE
Inventors: Russell Earl Silberschlag
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1978-04-26
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1979-11-08
Also published as: FR2424439A1; DE2913694C2; GB2019958A; CA1096268A; AU527682B2; SE7903014L; FR2424439B1; SE444050B; AU4637679A; JPS6361543B2; GB2019958B; US4226309A; IT7922084A0; JPS54142459A; IT1112523B

Description

Drehzahlabhängige Rotationskupplung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drehzahlabhängige Kupplungen und insbesondere fliehkraftbetätigte Reibungskupplungen mit einem begrenzten Drehmomentübertragungsvermögen. Es wird als wünschenswert angesehen, zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad eines Strömungsmitteldrehmomentwandlers eine Überbrückungskupplung vorzusehen, die in der Lage ist, unter ausgewählten Betriebsbedingungen das Pumpenrad mit dem Laufrad zu verbinden und unter anderen Betriebsbedingungen das Pumpenrad und das Turbinenrad freizugeben, so daß diese sich relativ zueinander drehen können. Für diesen Zweck wurde eine Reibungskupplung vorgesehen, die in der Lage ist, bei niedrigen Drehzahlen einzurücken, die jedoch bei höheren Drehzahlen mit einem Anwachsen des Drehmomentes über einen vorgegebenen Wert im ausgerückten Zustand verbleibt.

Es ist bekannt, hierzu einen fliehkraftbetätigten fleibungsschuh in Verbindung mit einer elastisch biegbaren keilförmigen Rampe vorzusehen, wobei die Kraft des Eingriffes des Schuhs mit einer Antriebsfläche und folglich das Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplung durch die Masse der Reibungsschuhe, die Drehzahl, den Winkel der keilförmigen Rampe, die Reibungskoeffizienten und die Elastizität der keilförmigen Rampe bestimmt wird. Um Unwuchten bei einer drehbaren Anordnung zu vermeiden, ist es wünschenswert, eine Vielzahl von Reibungsschuhen vorzusehen, die im

Abstand in Urafangsrichtung um das drehbare Element herum angeordnet sind. Es wurde festgestellt, daß Variationen in den Oimensionstoleranzen der Rampenwinkel zu einer nicht einheitlichen Verteilung des DrehmomentöbertragungsVermögens unter den einzelnen Gchuhen fuhren.

Folglich sind weitere Verbesserungen bei drehzahlabhSngigen Reibungskupplungen wünschenswert.

Die vorliegende Erfindung barieht sich auf Verbesserungen bei drehzahlabhHngigen Kupplungen, insbesondere fliehkraftbetStigten Reibungskupplungen, die in der Lage sind, bei niedrigen Drehzahlen einzurücken und die bei httheren Drehzahlen ein begrenztes DrehmomentöbertragungsvermSgen aufweisen. Genauer gesagt, schlagt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Primörschuhs vor, der ein geringes Gewicht aufweisen kann und der Ober den Betriebsdrehzahlbereich der Vorrichtung Zentrifugalkräften ausgesetzt ist, in Verbindung mit einem Hilfselement, das relativ schwer sein kann und das durch Fliehkraft wirkt, um die Eingriffskraft des Schuhes in einem ausgewählten niedrigen Drehzahlbereich der Vorrichtung zu verstSrken, und das bei weiterem Ansteigen der Drehzahl der Vorrichtung Ober eine ausgewählte Drehzahl hinaus daran gehindert ist, einen Beitrag zur Eingriffskraft zu liefern. Wenn ainB Vielzahl von Schuhen eingesetzt wird, bilden die Massen der einzelnen Schuhe den grundlegenden Faktor fDr die Aufteilung des DrehmomentSbertragungsvermBgens bei Drehzahlen Dber der ausgewählten Drehzahl, Die erfindungsgemSße Kupplung wird vorteilhafterweise zum Verbinden des Pumpenrades und des Turbinenrades eines Strömungsmitteldrehmomentwandlers bei niedrigen

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Drehzahlen eingesetzt, während sie unter bestimmten Betriebsbedingungen mit höheren Drehzahlen Kupplungsschlupf gestattet. Wenn die erfindungsgeraäße Kupplung in Verbindung mit einem Drehmomentwandler in einem Motorfahrzeug eingesetzt wird, begünstigt sie einen niedrigen Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Drehzahlen, ermöglicht die Verwendung von Getrieben mit höheren Drehzahlen und reduziert das Auftreten von Tarsionsschwxngungen, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, infolge der Verwendung einer Einwegkupplung.

Eine Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Kupplung wird im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil sines Drehmomentwandlers,

der mit der erfindungsgemäßen drehzahlabhängigen Kupplung versehen ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Reibungsschuhs, der in zurück

gezogener Position dargestellt ist;

Fig. 3 eine mit Fig. 2 vergleichbare Ansicht, in der der

Reibungsschuh in einer Eingriffsstellung bei niedrigen Drehzahlen dargestellt ist;

Fig. 4 eine mit Fig. 2 vergleichbare Ansicht, in der der

Reibungsschuh in einer Eingriffsstellung bei hohen

Drehzahlen dargestellt ist;

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Fig. 5 eine Endansicht des Reibungsschuhs entlang Linie 5~5 in Fig. 3,in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 6 eine Ansicht der Rückholfeder für den Reibungsschuh;

Fig. 7 ein Diagramm, in dem das Orehmomentübertragungsvermögen der erfindungsgemäßen Kupplung dargestellt ist; und

Fig. 8 einen Schnitt entlang Linie 8-8 in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Strömungsmitteldrehmomentwandlers 10 dargestellt, der mit einer drehzahlabhängigen Überbrückungskupplung 15 und mit einer Überholkupplung 20 ausgerüstet ist.

Ein erstes drehbares Element 26, das von einem DrehmomentwandlergehMuse gebildetvird, ist so montiert, daß es sich um eine Rotationsachse drehen kann. Das drehbare Gehäuse 26 ist mit einem Pumpenradabschnitt eines Strömungsmitteldrehmomentwandlers verbunden, der einen Turbinenradabschnitt 29 und einen Statorabschnitt 31 aufweist, die zueinander benachbart angeordnet sind.

Zwischen einer Wand des ersten drehbaren Elementes 26 und dem Turbinenradabschnitt 29 ist ein zweites drehbares Element 32 angeordnet und so auf einem Lagerelement 33 montiert, daß es sich um die Achse 27 koaxial zu dem ersten drehbaren Element 26 drehen kann.

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Ein drittes drehbares Element 34 ist so montiert, daß es sich um die Achse 27 koaxial zum ersten und zweiten drehbaren Element 26 und 32 drehen kann. Die Überholkupplung 20 befindet sich zwischen dem zweiten drehbaren Element 32 und dem dritten drehbaren Element 34 und ermöglicht, daß sich das dritte drehbare Element 34 schneller drehen kann als das zweite drehbare Element 32.

Das erste drehbare Element 26 ist normalerweise an eine Energiequelle angeschlossen, beispielsweise den Motor eines Kraftfahrzeuges, während das dritte drehbare Element 34 normalerweise mit einer angetriebenen Vorrichtung, beispielsweise dem Getriebe eines Motorfahrzeuges, in Verbindung steht. Das zweite drehbare Element 32 ist in dem mit Öl gefüllten Wandlergehäuse eingeschlossen und wird durch das im Gehäuse befindliche Öl in Drehungen versetzt. Wenn die Vorrichtung als Drehmomentvervielfacher oder mit Schlupf arbeitet, dreht sich das dritte drehbare Element 34 langsamer als das erste drehbare Eingangselement

Das erste drehbare Element 26 weist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Antriebsfläche 36 auf, mit der die ßrehzahlabhängige Kupplung 15 in Eingriff bringbar ist, so daß zwischen dem ersten drehbaren Element 26 und dem zweiten drehbaren Element 32 eine Reibungskupplung vorhanden ist.

Das zweite drehbare Element 32 ist mit einer Reihe von Umfangsöffnungen versehen, von denen jede einen Reibungsschuh enthält. Eine der Öffnungen

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ist zusammen mit dem Schuh in Einzelheiten in den Figuren 2-4 dargestellt.

Eine Öffnung in dem drehbaren Element 32 wird durch die Randflächen 41,42,43,44,45,46 und 47 begrenzt. Die Randflächen 44,46 bilden einen Führungsvorsprung 48, während die Randflächen 45,47 einen in Umfangsrichtung beabstandeten Führungsvorsprung 49 vorsehen, wobei die Fuhrungsvorsprünge 48,49 dazu dienen, die Radialbewegung der Überbrückungskupplung 15 zu führen.

Ein durch Zentrifugalkräfte betätigbarer Reibungsschuh 51 ist aus einem gebogenen Abschnitt 52 und zwei beabstandeten kanalförmigen Endabschnitten 53,54 gebildet. An dem bogenförmigen Abschnitt 52 ist ein Reibbelagmaterial 56 befestigt. Jeder der Endabschnitte 53,54 ist bei 57,58 geschlitzt, um jeweils einen Führungsvorsprung 48,49 zu umfassen.

Eine Hilfsbelastungseinrichtung ist vorgesehen, die ein gebogenes Mitlaufelement 61 umfaßt, das aus zwei relativ schweren Stücken 62,63 gebildet ist, die bei 64,65 geschlitzt sind, um die Führungsvorsprünge 48,49 zu umfassen. Gegenüberliegende Endabschnitte 66,67 des Stückes des Mitlaufelementes 61 werden von den jeweiligen kanalförmigen Abschnitten 53,54 des Reibungsschuhs 51 aufgenommen.

Eine nachgiebige, die Belastung begrenzende Blattfeder 71 ist zwischen dem Reibungsschuh 51 und dem Mitlaufelement 61 angeordnet, wobei sich

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deren mittlerer Abschnitt gegen das Mitlaufelement 61 und deren Endabschnitte 72,73 gegen den Reibungsschuh 51 lagern.

Eine Rückholfeder 76 weist einen mittleren Abschnitt auf, der über eine Schraube 77 am Mitlaufelement 61 befestigt ist, sowie beabstandete Endabschnitte 7B,79_f die sich mit den Randflächen 44,45 der Öffnung in dem zweiten drehbaren Element 32 in Eingriff befinden.

Das zweite drehbare Element 32 umfaßt zwei beabstandete, sich in Radialrichtung erstreckende Schlitze 81,82, die den Führungsvorsprüngen 48,49 benachbart sind. Zwei Stifte 83,84 sind lose in den Schlitzen 81,82 montiert und bilden Anschlageinrichtungen, die die Auswärtsbewegung des Mitlaufelementes 61 und die Einwärtsbewegung des Schuhes 51 begrenzen.

In Fig. 7 stellt die Kurve 91 das von dem dritten drehbaren Element 34 aufgenommene Drehmoment dar, das als Funktion der Drehzahl eingezeichnet ist, wobei die Kurve als Äquivalent zu einer Straßenbelastungs-Drehmomentkurve eines Motorfahrzeuges angesehen werden kann, wenn dieses im Antriebsbereich arbeitet. Die Kurvenabschnitte 92,93,94 stellen das Drehmoment-Qbertragungsvermögen des sich mit der Antriebsfläche 36 in Kontakt befindenden Reibungsschuhs 51 dar, das in Abhängigkeit von der Drehzahl eingezeichnet ist*

Wie in den Fig. 2-5 sowie in Fig. 7 gezeigt ist, verbleiben der Schuh 51, die Belastungsfeder 71 und das Mitlaufelement 61 unterhalb von 500 UpM

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bei einer üblichen Konstruktion in der in Fig. 2 dargestellten zurückgezogenen Stellung. Bei etwa 500 UpM ist die Zentrifugalkraft groß genug, so daß die Rückholfeder 75 nachgibt und sich somit der Schuh 51, die Belastungsfeder 71 und das Mitlaufelement 61 nach außen bewegen können, bis der Schuh 51 mit der Antriebsfläche 36 in Eingriff tritt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Zwischen etwa 500 UpM und 1100 UpM bewegt sich das Mitlaufelement weiterhin von der in Fig. 3 dargestellten Position radial auswärts in die in Fig. 4 dargestellte Position. Während des Überganges von der Position der Fig. 3 zur Position der Fig. 4 wirken die Masse des Schuhs 51, die Feder 71 und das Mitlaufelement 61 mit der ansteigenden Drehzahl zusammen, um den Eingriffsdruck zwischen dem Schuh 51 und der Fläche 36 zu erhöhen, woraus das durch den Kurvenabschnitt 92 dargestellte Drehmomentübertragungsvermögen resultiert. Das Mitlaufelement 61 bewegt sich relativ zum Schuh 51 nach außen, wobei

die
es die Feder 71 verbiegt,"\axe Zentrifugalkraft des Mitlaufelementes 61 auf den Schuh 51 überträgt.

Wenn eine Drehzahl von etwa 1100 UpM erreicht wird, hat das Mitlaufelement 61 die Stifte 83,84 zu den äußeren Begrenzungen der Schlitze 81,82 hin bewegt, so daß eine weitere Auswärtsbewegung des Mitlaufelementes 61 unmöglich ist. Die Feder 71 verbleibt somit im durchgebogenen Zustand in einer Position, die einer Drehzahl von 1100 UpM entspricht, bis eine Drehzahl von etwa 2000 UpM erreicht wird. Zwischen den Drehzahlen von 1100 und 2000 UpM wird die Eingriffskraft zwischen dem Schuh 51 und der

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Fläche 36 durch die Masse des Schuhs 51 bestimmt, die in Ansprache auf die durch das Verbiegen der Feder 71 erhöhte Drehzahl zentrifugal wirkt. Das entsprechende Drehmomentübertragungsvermögen ist durch den Kurvenabschnitt 93 dargestellt.

Bei Drehzahlen über etwa 2000 UpIM verursacht die auf die Feder 71 einwirkende Zentrifugalkraft, daß die Feder nach außen gebogen wird und keinen Kontakt mehr mit dem Mitlaufelement 61 besitzt. Über etwa 2000 UpM wird die Eingriffskraft zwischen dem Schuh 51 und der Fläche durch die Masse des Schuhs 51 und die Masse der Feder 71 bestimmt, die bei weiterem Ansteigen der Drehzahl in Zentrifugalrichtung wirken. Die drshmomentübertragenden Eigenschaften über etwa 2000 UpM sind durch den Kurvenabschnitt 94 wiedergegeben.

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Claims

BORG-WARNER CORPORATION
S. Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60604, USA

M-4907 4. April 1979

Patentansprüche

. 1. Drehzahlabhängige Rotationskupplung mit einem ersten drehbaren Element, das eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Antriebsfläche aufweist, einem zweiten drehbaren Element, das Führungseinrichtungen umfaßt, und einem fliehkraftbetätigten Reibungsschuh, der in den Führungseinrichtungen beweglich montiert ist, so daß er mit der Antriebsfläche in und außer Eingriff treten kann, gekennzeichnet durch Hilfsbelastungseinrichtungen, die ein Mitlaufelement (61) aufweisen, das auf dem zweiten drehbaren Element (32) beweglich angeordnet ist und das unter dem Einfluß der durch Rotation des zweiten drehbaren Elementes erzeugten Zentrifugalkraft radial auswärts bewegbar ist, eine nachgiebige Belastungsfeder (71), die sich zwischen dem Reibungsschuh (51) und dem Mitlaufelement (61.) in Eingriff befindet und durch die radial auswärts gerichtete Bewegung des Mitlaufelementes verbiegbar ist, so daß sie eine Kraft auf den Rsibungsschuh ausübt, die zu der Verbiegung der Feder durch das Mitlaufelement proportional ist, und durch Anschlageinrichtungen (83,84), die die Verbiegung der Belastungsfeder durch das Mitlaufelement begrenzen.

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2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsschuh (51) zwei beabstandete kanalförmige Abschnitte (53,54) aufweist, daß das Mitlaufelement (61) Endabschnitte (66,67) aufweist, die in den kanalförmigen Abschnitten aufgenommen sind, und daß die Belastungsfeder (71) eine Blattfeder ist, die einen mittleren Abschnitt aufweist, der sich mit dem Mitlaufelement in Eingriff befindet, sowie Endabschnitte, die sich mit dem Reibungsschuh in Eingriff befinden.
3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite drehbare Element (32) zwei beabstandete Stifte (83,84) aufweist, die mit dem Mitlaufelement (öl) in Eingriff bringbar sind und die Anschlageinrichtungen bilden, welche die radial auswärts gerichtete Bewegung des Mitlaufelementes begrenzen,
4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein drittes drehbares Element (34) sowie eine Überholkupplung (20.) umfaßt, die zwischen dem zweiten drehbaren Element (32) und dem dritten drehbaren Element angeordnet ist und ermöglicht, daß sich das dritte drehbare Element schneller drehen kann als das zweite drehbare Element.

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5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste drehbare Element (26) mit dem Pumpenrad (28) eines Strömungsmitteldrehmomentwandlers (iO))in Verbindung steht und daß das dritte drehbare Element (34) an das Turbinenrad (29) des Strömungsmitteldrehmomentwandlers angeschlossen ist, wobei das zweite drehbare Element (32) eine drehzahlabhängige Reibungsverbindung zwischen dem ersten drehbaren Element und dem dritten drehbaren Element vorsieht und wobei die Hilfsbelastungseinrichtungen oberhalb von einer ausgewählten Drehzahl des ersten drehbaren Elementes das über die Antriebsfläche und den Reibungsschuh übertragbare Drehmoment begrenzen.

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