DE3430376C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung für Motor­ räder und andere Fahrzeuge, die in einem Gehäuse gelagert ist und aus einer Kupplungstrommel mit den Antriebslamellen, aus einem Mitnehmer mit den angetriebenen Lamellen, aus einem Druckteller, Anpreßfedern und zentrifugal wirkenden Gewichten sowie aus einer handbetätigten Schaltvorrichtung besteht.

Eine derartige Lamellenkupplung ist aus der GB-PS 8 80 203 bekannt, bei der eine automatische Zentrifugalvorrichtung in Abhängigkeit von der Drehzahl unabhängig von der Hand- oder Fußbetätigungsvorrichtung ein- und ausrückt. Die Betätigungsvorrichtung besteht aus einem axial verstellbaren äußeren Druckteller, der gegen den inneren Druckteller durch Federn und in der Gegenrichtung durch eine Ausschalt­ vorrichtung gedrückt wird. Die Verschiebung des äußeren Drucktellers erfolgt durch die Zentrifugalvorrichtung und die Schraubenvorrichtung, wobei die Komponenten die­ ser Kräfte auf die innere Druckscheibe einwirken und größer sind als die Kraft der Anpreßfedern. Bei dieser Fliehkraft­ kupplung mit manueller Hilfsausschaltung, bei der der Druck der Fliehkraftvorrichtung gegen den Druck der An­ preßfedern wirkt, besteht der wesentliche Nachteil darin, daß das Ausrücken äußerst schwierig ist und zwar um den Preis einer beträchtlichen Kompliziertheit, die für ein­ fache Fahrzeuge nicht annehmbar ist.

Aus der DE-AS 12 94 230 ist eine Sicherheitsreibungs­ kupplung bekanntgeworden, bei der die Druckplatte einer­ seits über die Reibungsfläche der Kupplungsscheibe und andererseits über eine Tellerfeder und ein Spreizglied gegen das Gehäuse abgestützt ist. Durch das Spreizglied erfolgt bei schwankendem Reibwert des Kupplungsbelags oder bei Abnutzung der Reibflächen eine Änderung der An­ preßkraft der Tellerfedern, damit das übertragbare Grenz­ drehmoment möglichst konstant bleibt. Eine zusätzliche Steigerung der Anpreßkräfte bei steigenden Motordrehzahlen ist mit einer derartigen Vorrichtung nicht vorgesehen.

Aus der JP 58-74 918 und der GB-PS 12 94 391 sind selbst­ tätige Kupplungen bekannt, bei denen der Druckteller durch zentrifugalwirkende Gewichte weggedrückt wird, wodurch sich die Anpreßkraft mit wachsender Drehzahl erhöht. Die selbsttätigen Kupplungen haben Hilfsfedern, welche die Abschaltung sichern oder welche die Schaltungscharakte­ ristik ändern. Ein Nachteil der selbsttätigen Fliehkraft­ kupplungen ist ihre vollautomatische Arbeitsweise, welche ein gezieltes Ausrücken in einem gewünschten Augenblick unmöglich macht.

Die US-PS 44 85 905 beschreibt eine Kupplung mit drei unterschiedlichen Betriebsarten, die in einer ersten Schalt­ stellung als konventionelle federbetätigte Einscheiben­ kupplung, in einer zweiten Schaltstellung als Fliehkraft­ kupplung und in einer dritten Schaltstellung als ausge­ rückte Scheibenkupplung wirkt. Ein Nachteil der aus zwei gekoppelten Kupplungen zusammengesetzten Ausführung be­ steht darin, daß die Kupplung nicht automatisch geschaltet wird und zu ihrer Betätigung beträchtliche Schaltkräfte nötig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lamellenkupplung für Motorräder und andere Fahrzeuge zu schaffen, die bei kon­ struktiv einfacher Auslegung geringere Ausrückkräfte er­ fordert, ein sich fließend mit der steigenden Drehzahl erhöhendes Drehmoment überträgt und in jedem Betriebszu­ stand sicher arbeitet und aus- bzw. eingerückt werden kann, wobei ihre konstruktive Auslegung eine einfache Montage bzw. Demontage erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die geformte Seitenwand der Regelstirn hat die Form einer sphärischen Rotationsfläche, deren Abstand von der Außen­ stirn der Stützfläche mit wachsendem Durchmesser sinkt und am Innen- und Außenumfang Anschlagvorsprünge aufweist. Im Führungskäfig sind geformte Nuten in Form von Spiralen gebildet, deren Breite größer ist als der Durchmesser der Kugelgewichte, wobei der Führungskäfig mit der Regel­ stirn fest verbunden ist. Alternativ sind an der Außenstirn der Stützplatte geformte Aussparungen gebildet, deren Krümmung größer ist, als der Durchmesser der Kugelgewichte.

Die erfindungsgemäße Kupplung paßt für den trockenen Be­ trieb und ist besonders vorteilhaft für den Betrieb im Ölnebel geeignet, weil sie nicht vom Getriebegehäuse abge­ trennt und abgedichtet sein muß. Alle ihre Teile sind kon­ serviert, bewegen sich leicht und es steht eine ausreichende Druckkraft zur Übertragung der höheren Drehmomente zur Ver­ fügung. Die Lamellen können alle Kombinationen der bekannten Reibungsmaterialien ausnutzen. In dem Druckteller befinden sich die Aussparungen zur Halterung der Andruckfedern, ge­ wöhnlich Schraubenfedern, welche mit ihrem zweiten Ende an der Stützplatte abgestützt sind. Durch geeignete Wahl der Vorspannung und der Steifheit dieser Federn kann eine selbsttätige Anfahrt des Fahrzeugs erreicht werden. Bei einer kleinen Vorspannung überträgt die Kupplung bei niedri­ gen Drehzahlen ein sehr kleines Drehmoment und es ist des­ halb möglich, die Abschaltvorrichtung bei der Anfahrt heftig zu lösen. In diesem bei unerfahrenen Benutzern häufigen Fall, kommt es nicht zu unangenehmen Stößen oder zum Ab­ würgen des Motors, denn das von der Kupplung übertragene Drehmoment erhöht sich fließend mit der steigenden Dreh­ zahl. Die Steigerung des Drucks der Federn wird durch die zentrifugalwirkenden Kugelgewichte oder Gewichte einer ande­ ren geeignet gewählten Form erreicht, welche die Stütz­ platte und die Regelstirn abdrücken.

Im Unterschied zu bekannten Fliehkraftkupplungen mit schwenkbar befestigten Gewichten können sich die Kugelge­ wichte auf der Außenstirn der Stützplatte und der sphäri­ schen Drehfläche der Regelstirn abwälzen und axial ver­ schieben, wobei sie gleichzeitig Bewegungen in oder gegen die Drehrichtung der Kupplung ausführen. Diese kombinierte Bewegung wird durch die Form der Nuten im Führungskäfig bestimmt, die in dem einfachsten Fall radial, jedoch vor­ teilhafter spiralförmig mit einer geeignet gewählten Nei­ gung in oder gegen die Drehrichtung der Kupplung ausgebil­ det sein können.

Die Charakteristik der wirksamen Fliehkräfte wird durch die Form der sphärischen Drehfläche der Regelstirn und der Außenstirn der Stützfläche sowie durch die Zahl und die Masse der Kugeln bestimmt. Die Führung der Kugeln in den Spiralnuten des Führungskäfigs erfolgt entweder an der Regelstirn oder an der Stützplatte. Durch die Neigung der Spiralen kann die Zu- oder Abnahme der Druckkraft beim Beschleunigen oder Verzögern geregelt werden. Die Funktion des Käfigs kann von aufwendiger herzustellenden Führungs­ nuten übernommen werden, die entweder in der Stützplatte oder in der Regelstirn ausgebildet werden.

Am Innen- und Außenrand der sphärischen Rotationsfläche sind Anschlagvorsprünge angeordnet, die den Gang der Kugel­ gewichte begrenzen. Die Anschläge können auch im Führungs­ käfig vorgesehen sein. Die Regelstirn ist in der Kupplungs­ trommel axial abgestützt, und zwar am einfachsten durch eine federnde Sicherung, eine Schraubenverbindung bzw. einen anderen Verschluß. Der auf der Welle befestigte Mit­ nehmer der Kupplung ist gleichachsig mit der Kupplungs­ trommel. Aufgrund der Gleit- oder Wälzlagerung kommt es zum gegenseitigen Durchdrehen bei eingeschalteter Kupplung. Die Ausschaltvorrichtung rückt die Druckscheibe bei Überwin­ dung der Kraft der Federn ab. Der Drehzahlausgleich gegen­ über der unbeweglichen Stütze im Gehäuse erfolgt durch ein Axiallager, das bei einer konstruktiv einfachen Ausführung die Kugel in der gebohrten Welle ersetzen kann, durch wel­ che eine Betätigungsstange der Ausschaltvorrichtung führt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Mög­ lichkeit der Verwendung der zuverlässigsten einfachen Mehr­ lamellenkupplung, die in einem Ölbad bei der sehr leichten Betätigung durch einen Hebel auf den Lenkstangen arbeitet. Weitere Vorteile sind die Kontinuität beim Anfahren auch bei unfachmännischer Handhabung, die Möglichkeit der Aus­ schaltung in einem beliebigen Augenblick und zwar auch in kritischen Situationen bei maximaler Drehzahl oder umgekehrt bei einer Havarie des Motors. Ein bedeutender Vorteil in diesem Augenblick ist auch die automatische Verringerung des übertragenen Drehmoments. Bei einer Havarie des Motors hört die Drehbewegung der Kupplungstrommel plötzlich auf, wodurch die Zentrifugalverstärkung beseitigt und die Kupplung nur noch durch die Federn angedrückt wird. Die ganze Vorrichtung ist kompakt, fertigungseinfach und durch geeignete Wahl der Federn und des Hilfsfliehkraftdrucks kann die Kupplung auf einfache Weise an die Leistung und Charakteristik eines beliebigen Motors und auf die Anwen­ dungsart des Fahrzeugs angepaßt werden. Zum Unterschied von den voll automatischen Zentrifugalreibungskupplungen tritt kein langfristiger Schlupf auf, so daß auch die Lebensdauer vor allem der Reiblamellen ausreichend lang ist.

Im folgenden wird ein besonders bevorzugtes Ausführungs­ beispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch die Kupplung im ausgeschalteten Zustand;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Führungskäfigs mit den Kugeln;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch die Kupplung im eingeschalteten Zustand bei einer mittleren Motordrehzahl.

In Fig. 1 ist im Gehäuse 1 in einem Lager 2 eine Welle 3 gelagert, auf der ein Mitnehmer 4 fest aufgesetzt ist, in dem sich die seitenverschiebbaren angetriebenen Lamellen 5 befinden. Auf der Welle 3 ist auf einem Nadelkäfig 6 dreh­ bar eine Kupplungstrommel 7 gelagert, die auf ihrer Außen­ oberfläche eine Verzahnung 8 aufweist, welche mit einem nicht dargestellten Motor-Zahnrad kämmt. In Längsnuten 9 der Kupplungstrommel 7 sind axial hintereinander Antriebs­ lamellen 10, ein Druckteller 11, eine Stützplatte 12 und eine Regelstirn 13 geführt. Die innere Antriebslamelle 10 ist auf die Kupplungstrommel 7 gestützt. Der Druckteller 11 drückt auf die Antriebslamellen 10, denn in seinen Aus­ sparungen 14 sind Druckfedern 15 eingesetzt, die sich mit ihrem zweiten Ende an der Stützplatte 12 abstützen. Zwischen der Außenstirn 16 der Stützplatte 12 und der geformten Stirnfläche 17 der Regelstirn 13 sind Kugelgewichte 18 ein­ gelegt, die in einem Führungskäfig 19 geführt werden. Die Stirnfläche 17 der Regelstirn 13 weist an ihrem Innen- und Außenrand Anschlagvorsprünge auf. Der Führungskäfig 19 ist mit der Regelstirn 13 durch Schrauben 20 verbunden. Die Regelstirn 13 stützt sich an einer federnden Sicherung 21 ab, die in die Kupplungstrommel 7 eingesetzt ist.

In der Öffnung des Drucktellers ist eine Lagerringfläche 22 für Kugeln 23 ausgebildet, die sich an einem Teller am Ende einer Zahnstange 24 abstützen. Die Zahnstange 24 ist im Gehäuse 1 verschiebbar gelagert und wird durch ein Ritzel 25 betätigt, das mit der Randbetätigung der Kupplung verbunden ist.

In Fig. 2 ist der Führungskäfig 19 dargestellt, in dem die Nuten 26 in Form einer Spirale gebildet sind. Die Breite der Nuten ist größer, als der Durchmesser der Kugelgewichte 18. Im ausgerückten Zustand gemäß Fig. 1 ist durch Ver­ drehen des Ritzels 25 vom Fahrer die Zahnstange 24 nach rechts gezogen und dadurch der Druckteller 11 gegen die Kraft der Druckfedern 15 ausgerückt. Bei niedrigen Motor­ drehzahlen, die bei ausgeschalteter Kupplung üblich sind, befinden sich die Kugelgewichte 18 an dem inneren An­ schlagvorsprung. Zwischen den Antriebslamellen 10 und den getriebenen Lamellen 5 ist ein Spiel, so daß die vom Motor getriebene Kupplungstrommel 7 sich auf dem Nadelkäfig 6 dreht und die zum Hinterrad führende Welle 3 steht.

Im eingerückten Zustand bei mittleren Motordrehzahlen nach Fig. 3 dreht die Kupplungstrommel 7 und die Antriebslamellen 10 werden an die getriebenen Lamellen 5 durch den Druck­ teller 11 angedrückt und der Mitnehmer 4 treibt die Welle 3 und das Rad des Fahrzeugs an. Der Druckteller 11 wird durch die Druckfedern 15 angedrückt, deren Druckwirkung durch die Verschiebung der Stützplatte 12 in Richtung zum An­ druckteller 11 vergrößert wird. Durch die Drehbewegung der Kupplungstrommel 7 wälzen sich die Kugelgewichte 18 durch Fliehkraft auf der Seitenwand 17 der Regelstirn 13 ab. Bei einer weiteren Erhöhung der Drehzahl bis zu der dem maxi­ malen Drehmoment entsprechenden Drehzahl wälzen sich die Kugelgewichte 18 am radial äußeren Anschlagvorsprung ab und es kommt zu einer weiteren Erhöhung der Wirkung der Druckfedern 15. Die Windungen der Druckfeder 15 liegen je­ doch nicht aneinander an, so daß es auch in diesem extremen Zustand möglich ist, die Kupplung auszuschalten. Die Aus­ schaltkraft entspricht in diesem Fall der Kraft, die zum Ausschalten einer herkömmlichen Kupplung mit Federn ohne Fliehkraftverstärkung nötig ist.

Claims (4)

1. Lamellenkupplung für Motorräder und andere Fahrzeuge, die in einem Gehäuse gelagert ist, bestehend aus einer Kupplungstrommel, die Antriebslamellen trägt, einem Mitnehmer mit den angetriebenen Lamellen, einem Druck­ teller, Anpreßfedern und zentrifugalwirkenden Gewich­ ten und aus einer handbetätigten Ausschaltvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kupplungstrommel (7) axial verschiebbar die Antriebslamellen (10), der Druckteller (11), eine Stützplatte (12) und eine Regelstirn (13) gegen Eigen­ drehung gesichert angeordnet sind, wobei die Antriebs­ lamellen (10) axial innen an der Kupplungstrommel (7) und axial außen an dem Druckteller (11) axial abgestützt sind,
daß zwischen dem Druckteller (11) und der Stützplatte (12) die Anpreßfedern (15) eingespannt sind, daß zwi­ schen der Stützplatte (12) und einer inneren geformten Seitenwand (17) der Regelstirn (13) Kugelgewichte (18) in einem drehfest zur Kupplungstrommel (7) gehaltenen Führungskäfig (19) eingelegt sind, wobei die Seitenwand (17) der Regelstirn (13) derart geformt ist, daß bei Bewegung der Kugelgewichte (18) radial nach außen die Stützplatte (12) zum Druckteller (11) hinbewegt wird,
und daß die Regelstirn (13) in der Kupplungstrommel (7) axial nach außen abgestützt sowie drehfest und axial verschiebbar gehalten ist, wobei die Ausschalt­ vorrichtung zwischen dem Druckteller (11) und dem Ge­ häuse (1) gebildet ist.

2. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geformte Seitenwand (17) der Regelstirn (13) die Form einer sphärischen Rotationsfläche hat, deren Abstand von der Außenseite (16) der Stützplatte (12) mit wachsendem Durchmesser sinkt und die an ihrem Innen- und Außenrand Anschlagvorsprünge aufweist.

3. Lamellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit der Regelstirn (13) fest verbundenen Führungskäfig (19) spiralförmige Nuten (26) gebildet sind, deren Breite größer als der Durchmesser der Ku­ gelgewichte (18) ist.

4. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskäfig dadurch gebildet ist, daß die Stützplatte (12) an der Außenseite (16) ge­ krümmte Aussparungen zur Führung der Kugelgewichte (18) aufweist, wobei die Krümmung der Aussparungen größer als der Durchmesser der Kugelgewichte (18) ist.