DE2927730A1

DE2927730A1 - Fliehkraftreibungskupplung mit freilauf

Info

Publication number: DE2927730A1
Application number: DE2927730A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Babitzka; Walter Schlagmueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1979-07-10
Publication date: 1981-02-05

Description

^R-558 3

ii.7.1979 Wd/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart

Fliehkraftreibungskupplung mit Freilauf

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer. Fliehkraftreibungskupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer solchen bekannten Kupplung kann es vorkommen, daß nach dem Ausrücken der Fliehkraftkupplung bei niedrigen Drehzahlen - geringe Fliehkraft - die Klemmkeile infolge zu großer Reibungskräfte zwischen ihnen und der Nabe nicht in die sichelförmige Spalte mitgenommen werden, d.h. der Reibschluß zwischen der Nabe und der Kupplungsfläche kommt nicht zustande. Die Ursache hierfür ist, daß der Reibungskoeffizient zwischen Klemmkörper und der Kupplungsfläche gleich oder kleiner ist, als zwischen Klemmkörper und Nabe.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Fliehkraftreibungskupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Funktionsfähigkeit der Kupplung unter allen Betriebsbedingungen sichergestellt ist. Hierfür sind nur sehr einfache und billige Teile not-

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wendig, die keiner Warmbehandlung und Präzisionsbearbeitung bedürfen. Besonders zweckmäßig ist es, die Klemmkörper aus Kunststoff mit einer größeren Anzahl von Ausnehmungen auszubilden, wodurch eine wesentliche Gewichtsreduzierung dieser Teile erreicht wird, was zu Verschleißminderung führt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im hauptanspruch angegebenen Kupplung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Ansicht der Reibungskupplung, Figur 2 einen Schnitt längs II-II nach Figur 1, Figur 3 einen Schnitt längs III-III nach Figur 2, Figur 1» eine Einzelheit.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fliehkraftreibungskupplung ist als Zweigang-Aggregateantrieb ausgebildet und hat eine Kupplungsscheibe 11 sowie eine Vorgelegescheibe 12, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als derjenige der Kupplungsscheibe \l. Die Kupplungsscheibe 11 ist über ein Doppelkugellager 13 auf einem Kupplungsgehäuse 14 gelagert, während die Vorgelegescheibe 12 ebenfalls über ein Doppelkugellager 15 auf einer Nabe 16 gelagert ist. Das Kupplungsgehäuse 1Ί hat eine Längsbohrung 17, die mit

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einer Längsbohrung 18 der Nabe l6 fluchtet. Diese beiden Teile sind auf einer nicht dargestellten Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet und drehfest mit dieser verbunden.

Das rotierende Kupplungsgehäuse I¹J hat an seinem oberen Teil zwei Stege 19, 20 mit zwei fluchtenden Bohrungen 21, 22, in denen ein Bolzen 23 angeordnet ist. Auf diesem Bolzen ist ein Hebel 25 drehbar gelagert, der sich bogenförmig innerhalb der Kupplungsscheibe 11 um etwa den halben Umfang derselben erstreckt. Der Hebel ist zugleich als Fliehgewicht ausgebildet und dient als das die Kupplung durch Fliehkraft betätigende Organ.

Am einen Ende des Hebels 25 ist ein Auge 26 mit einer Bohrung 27 ausgebildet, in der ein Bolzen 28 fest angeordnet ist. Auf dem Bolzen 28 ist ein Kupplungsbacken 29 mit Reibbelag 30 schwenkbar gelagert. Der Kupplungsbacken hat die Form eines Kreissegments und erstreckt sich nicht ganz über ein Viertel des Umfangs. Sein Reibbelag 30 wirkt mit einer Reibfläche 31 am Innenumfang der Kupplungsscheibe 11 zusammen. Die resultierende Normalkraft F_n der Reibkraft geht durch den Mittelpunkt M der Kupplungsscheibe. Der Mittelpunkt L des Bolzens am Hebel 25 liegt dann etwas rechts von der Wirkungslinie dieser Kraft. Eine gedachte Verbindungslinie, die den Punkt L mit der Achse D des Bolzens 23 verbindet, bildet niit der Kraft F_n einen Winkel y-- , welcher als Konstruktionswinkel bezeichnet ist.

Entgegen der auf den Hebel 25 wirkenden Fliehkraft wirkt diesem eine Druckfeder 33 entgegen. Sie stützt sich an

-H-

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zwei topfförmigen Federtellern 34, 35 ab. Der Federteller 34 liegt an der Schneide 36' eines Schraubenbolzens 36 an, der am Kupplungsgehäuse 14 befestigt ist. Der Federteller 35 liegt an der Schneide 37' eines Bolzens 37 an, welcher an einer Endfläche 25' des Hebels befestigt ist, und zwar etwas unterhalb des Auges 26. Der Abstand der Wirkungsrichtung der Federkraft F„ zum Punkt D ist mit q bezeichnet. Die Resultierende der Fliehkraft des Hebels 25 ist mit F₂ bezeichnet. Sie hat gegenüber dem Punkt D einen Hebelarm k. Die Resultierende der Reibkraft ist mit F_R bezeichnet und verläuft unter dem Konstruktionswinkel v- durch die Punkte L und D.

Am Kupplungsgehäuse 14 ist eine sich in Richtung der Vorgelgescheibe 12 erstreckende Nabe 40 ausgebildet. Sie ist nicht genau ringförmig sondern hat etwa ein Polygonprofil - siehe Figur 3 - wodurch sich gegenüber einem ringförmigen Körper 41, auf dem die Vorgelegescheibe 12 durch Schweißen oder Löten befestigt ist, drei sichelförmige Räume 42, 43, 44 bilden. In jedem dieser Räume sind nebeneinanderliegend mehrere Klemmkeile 45, 46, 47 angeordnet. Sie können in einer bestimmten Position an Anschlagstiften 4? bis 50 anliegen. Der Ringkörper 41 bildet zugleich eine Reibfläche gegenüber den Klemmkeilen 45, 46, 47.

An der dem Schraubbolzen 36 gegenüberliegenden Endfläche 51 des Kupplungsgehäuses 14 ist eine Schraube 52 angeordnet, welche als Endanschlag für den Hebel 25 bzw. den durch diesen gebildete Fliehgewicht dient; dazu ist am Hebel 25 eine Nase 25" ausgebildet.

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Die Fliehkraftreibungskupplung mit Freilauf und Vorgelegescheibe dient insbesondere zum Antrieb von Nebenaggregaten in einem Kraftfahrzeug. Deren Antrieb erfolgt bei niedrigen Motordrehzahlen über die Kupplungsscheibe 11. Dabei ist die Kupplung eingerückt, d.h. die Kraft der Feder 33 ist größer als die Fliehkraft des Hebels 25, wodurch der Kupplungsbacken 29 mit seinem Reibbelag 30 an die Reibfläche 31 gedrückt wird. Dabei überholt die Vorgelgescheibe 12, d.h. die Klemmkr-ile 45 bis 47 werden gegen die Anschlagstifte 48 bis 50 gedrückt, wobei kein Reibschluß zwischen ihnen und dem Ringkörper 41 stattfindet. Bei höheren Drehzahlen, z.B. über 2000/min, wird die Fliehkraft so groß, daß der Hebel 25 so um den Punkt D geschwenkt wird - dabei die Feder 33 zusammendrückend - daß sich der Kupplungsbacken von der Reibfläche 31 abhebt. Die Fliehkraftkupplung ist damit ausgerückt, die Klemmkeile 45 bis 47 werden in die sichelförmigen Spalten mitgenommmen, wodurch sie Reib schluß zwischen dem Ringkörper 41 und der Nabe und damit der Vorgelegescheibe 12 herstellen. Die Aggregate werden nun also über die Vorgelegescheibe 12 angetrieben.

Die Kupplung ist nun so ausgebildet, daß sie dann schaltet, wenn das Drehmoment der am Hebel 25 wirkenden Kräfte, - nämlich Federkraft F_p, Fliehkraft F₂ und resultierende Reibkraft F_R - um den Drehpunkt D vom Gleichgewicht in das Ungleichgewicht gehen. Durch die Gestaltung des Hebels 25 und des Kupplungsbackens 29 wird erreicht, daß die Reibkraft eine Selbstverstärkung bewirkt. Der Verstärkungsfaktor

a -

1-tg-f * cotgV-

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R.

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ist abhängig von der Geometrie am Hebel 25 und am Kupplungsbacken 29, nämlich vom Konstruktionswinkel ^p und

vom Reibwert »P (Reibwinkel) zwischen Reibbelag 30 und Reibfläche 31· Für die Kupplung gelten die Forderungen, daß 1. das Lösen ohne oder nur in einem sehr geringen Schleifbereich stattfinden soll und 2. daß das Einkuppeln ohne störenden Ruck vor sich gehen soll und die Kupplung auch nicht dauernd bzw. zu lange schleifen darf. Aus der Forderung 1 ergibt sich der Konstruktionswinkel

Γ ⁼ y haft» ^wobei J haft

gleich dem Reibwinkel bei Haftreibung ist.

Für das Einkuppen gilt: F, = a

wobei

Gleit»

Gleit

^{= Re}i^bv/i^nkel

Gleitreibung und

~ ^VerstärkunEswinkel bei Gleitreibung ist.

F_Q = Anlegekraft des Reibbelages 30 an die Reibfläche 31 beim Einkuppeln.

Bei gegebenem *^ und J* _G1·. läßt sich die Forderung 2 durch Festlegen von F_Q erreichen. F_Q ist beim Einkuppeln abhängig von der Schalthysterese der Kupplung, und diese wird bestimmt durch die Anordnung der Feder und den Schwenkwinkel Ψ des Hebels 25.

Die Kupplung schaltet, wenn die Drehmomente der am Hebel 25 wirkenden Kräfte - siehe oben - um den Drehpunkt D vom Gleichgewicht in das Ungleichgewicht gehen. Zur Vereinfachung werden Lagerreibung und Beschleunigungskräfte vernachlässigt. Das Lösen erfolgt, wenn

^E*^nkuPP^eln» wenn

E - 7

E*

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fj - τ - R. 55 8 3

•j Durch die gewählte konstruktive Anordnung und Auslegung

γ_; der Feder wird erreicht, daß

daraus folgt die Schalthysterese und die Anlegekraft F des Kupplungsbackens beim Einkuppeln zu

F-, ' q_T F = ^PL ^L

AD " sin

Die übertragbare Umfangkraft Fy beim Einkuppeln läßt sich somit bei Hontage der Kupplung durch Begrenzung des Schwenkwinkels -y des Hebels 25 mittels der Anschlagschraube 52 einstellen.

Die Lagerung der Feder 33 ist so gewählt, daß die Drehpunkte 36', 37' der Federteller innerhalb der Feder liegen mit einem Abstand von etwa einem Drittel der Federlänge. Dadurch wird erreicht, daß sich ·." '

eine Funktion ergibt mit einem

flachen Bereich um ^f = ο = ^P _L (konstante Lösedrehzahl auch bei Reibbealgverschleiß) und steil abfallendem Ast bei "J=^e (erforderliche Schalthysterese bei kleinem SchwerJcwinkel). Die nach innen verlegte Federlagerung ausgeführt als Schneidenlagerung, hat zudem den Vorteil geringer Riebung und hoher Knicksicherheit. Das Federmoment ist im gelösten Zustand kleiner als im eingekuppelten Zustand.

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Der Abstand der Punkte AL soll möglichst klein sein, damit die Änderung des Konstruktionswinkels V-bei Verschleiß möglichst gering bleibt.

Um die Funktion des Freilaufs sicherzustellen, ist es notwendig, daß der Reibungskoeffizient zwischen den Klemmkeilen 45 bis 47 und der Nabe 40 kleiner ist, als zwischen den Klemmkeilen und der Innenfläche 41' des ringförmigen Körpers 41. Damit erreicht man nämlich, daß beim Ausrücken der Fliehkraftkupplung die Klemmkeile auch sicher in die sichelförmigen Räume 42, 43, 44 geschoben werden. Dies erreicht man beispielsweise dadurch, daß zwischen die Klemmkeile und die Nabenoberfläche ein Trockenschmiermittel geben wird. Dieses befindet sich dann beispielsweise an der Unterfläche der Klemmkeile oder an der diesen zugewandten Oberfläche der Nabe 40.

Eine andere Möglichkeit, den Reibungskoeffizienten zu verringern, besteht darin, zwischen den Klemmkeilen und der Nabe ein Gleitblech 51 anzuordnen, wie es die Figur 4 zeigt. Zweckmäßigerweise ist dieses Blech mit PTFE beschichtet.

Zweckmäßigerweise bestehen die Klemmkeile 45 bis 47 aus einem Kunststoff, der zwecks Gewichtsreduzierung mit wabenartigen Ausnehmungen versehen ist . Ein solches Teil ist besonders einfach in der Herstellung, bedarf keiner Warmbehandlung wie Klemmkörper bei bekannten Freiläufen und ist sehr leicht, was zu einer wesentlichen Verschleißminderung führt.

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Claims

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Ansprüche

ΓΙ Λ Fliehkraftreibungskupplung, die durch einen als Fliehkörper ausgebildeten Hebel (25) betätigbar ist, der um eine am Kupplungsgehäuse (I¹J) angeordnete Achse (D) schwenkbar gelagert ist und auf den entgegen der Fliehkraft eine Feder (33) einwirkt und mit einem vom Hebel gegen die Kupplungsreibfläche andrückbaren Kupplungsbacken (29), der um eine am Hebel angeordnete Achse (L) schwenkbar gelagert ist, wobei die beiden Achsen (D, L) auf einer Geraden liegen, die mit der resultierenden Normalkraft (F_n) des Kupplungsbackens (29) an der Reibfläche (3D einen Winkel, bildet, welcher dem Reibwinkel ( J> ) bei Haftreibung zwischen diesen Teilen entspricht, wobei die Kupplung in der Ausführung als Zweigang-Aggregat mit zwei Kupplungsscheiben ausgebildet ist, nach Anspruch 7 des Patents (Patentanmeldung P 28 37 922.8), dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient zwischen Klemmkörper (^5 bis 1»7) und der ihn berührenden Fläche (J»l^f) des Kupp lungs teils (¹Il) größer ist als zwischen dem Klemmkörper und der Nabe (40).

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• ·

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2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

sich zwischen dem Klemmkörper und der Nabe ein Trockenschmiermittel befindet.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Klemmkörper und der Nabe ein Gleitblech

(51) aus mit PTFE beschichtetem Blech befindet.

k. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper aus Kunststoff besteht, der insbesondere mit wabenförmigen Ausnehmungen

(52) versehen ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß drei Klemmkörper vorgesehen sind.

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