DE3525875C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine geschwindigkeitsabhängige Zentri­ fugalkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Speziell soll eine solche Zentrifugalkupplung als Über­ brückungskupplung in einem Drehmomentwandler eingesetzt werden.

Bei einem Drehmomentwandler wird üblicherweise eine Über­ brückungskupplung benutzt, die durch Reibschluß eine me­ chanische Kopplung zwischen einem angetriebenen ersten Drehteil und einem zweiten, Abtrieb-Drehteil bewirkt, wenn die Drehzahl einen bestimmten Wert übersteigt. Der Reibschluß wird durch eine gezielte radiale Auswärtsbewegung von Schuh­ anordnungen bewirkt (US-PSen 43 05 493; 42 26 309) .

Es ist auch bekannt (US-PS 41 17 918), in einer Überbrückungs­ kupplung für einen Drehmomentwandler eine Dämpfereinrichtung vorzusehen, um eine ruckfreie Energieübertragung von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite zu erhalten. Würde man die bekannte Dämpfungseinrichtung bei den bislang bekannten Zentrifugalkupplungen einsetzen, würde die Baugröße des Drehmomentwandlers speziell in axialer Richtung in uner­ wünschter Weise zunehmen.

In Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-PS 42 32 534 eine Zentrifugalkupplung, bei der der Folger-Ring Bestandteil einer Turbinenlaufrad-Nabe eines hydraulischen Drehmomentwandlers ist, in welchem die Zentri­ fugalkupplung eingebaut ist. Die Schuhanordnungen befinden sich bei der bekannten Zentrifugalkupplung direkt außen an der Kupplungsplatte, und die als Schraubenfeder ausgebildeten Dämpfungsglieder befinden sich in Fenstern des einen relativ geringen Umfang aufweisenden Folger-Rings und sind gekoppelt mit der Kupplungsplatte, um bei Greifen der Kupplung eine Dämpfung zwischen der Kupplungsplatte und Folger-Ring zu bewirken, während eine direkte mechanische Verbindung durch Reibschluß zwischen dem ersten und dem zweiten Drehglied zustandekommt.

Die konstruktive Besonderheit der bekannten Zentrifugal­ kupplung kann also darin gesehen werden, daß sich die Schuh­ anordnungen am radialen Außenbereich der Kupplungsplatte befinden, während sich die Dämpfungsglieder in einem radialen Innenbereich zwischen Kupplungsplatte und Folger-Ring be­ finden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkupplung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die axialen Abmessungen gegenüber der bekannten Zentri­ fugalkupplung verringert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungs­ teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Zentrifugalkupplung befinden sich die Schuhanordnungen am äußeren Umfangsbereich des Folger- Rings, im Gegensatz zu der bekannten Zentrifugalkupplung, bei der sich die Schuhanordnungen direkt an der Kupplungsplatte befinden. Dies macht es möglich, daß zur Verringerung der axialen Abmessungen der Zentrifugalkupplung Dämpfungsglieder und Schuhanordnungen praktisch sämtlich gleichen radialen Abstand von der Drehachse aufweisen. Durch diese Anordnung von Dämpfungsgliedern und Schuhanordnungen auf ein und demselben Umfang des Folger-Rings läßt sich eine äußerst kompakte Bauweise erzielen.

Aus der US-PS 42 74 519 ist eine Überbrückungskupplung in Verbindung mit einem hydraulischen Drehmomentwandler bekannt, bei der radial außenliegende Dämpfungsglieder zwischen einer Kupplungsscheibe und einer Folge-Scheibe angeordnet sind, allerdings handelt es sich dabei nicht um eine Zentrifugal­ kupplung, sondern um eine hydraulisch betätigte Kupplung, die als Kupplungsplatte eine Ringscheibe hat, die axial verschoben wird, damit radial außenliegende Reibflächen mit Reibflächen eines Drehmomentwandler-Gehäuses in Eingriff kommen. Diese mechanische Kupplung wird über die Dämpfungs­ glieder auf ein scheibenförmiges (angetriebenes) Folge­ Element übertragen. Wenn der Fachmann sich die Aufgabe stellt, die Zentrifugalkupplung der eingangs genannten Gattung der­ art weiterzubilden, daß eine geringere axiale Bauhöhe erzielt wird, so wird er sicherlich nicht eine Lösung bei Kupplungen vermuten, bei denen die axiale Bauhöhe ohnehin aufgrund der scheibenförmigen Kolbenanordnung beträchtlich erhöht ist. Außerdem ist bei der Kupplung nach der US-PS 42 74 519 keine Vielzahl von über den Umfang verteilten Schuhanordnungen vorgesehen, so daß sich insoweit nicht das Problem ergibt, Schuhanordnungen und Dämpfungsglieder in einer gewissen Relation zueinander anzuordnen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Kupp­ lungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung bei einem Drehmomentwandler,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, wie die vorliegende Kupplung in dem Drehmomentwandler nach Fig. 1 zusammengebaut ist,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau der Kupplungs­ platte 20,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht zur Darstellung des Gesamtauf­ baues des Folger-Ringes 30,

Fig. 7 eine Schrägansicht in auseinandergezogenem Zu­ stand zur Darstellung des Aufbaus eines Dämpferabschnittes, wie dieser in der Kupplungs­ anordnung nach Fig. 1 vorgesehen ist,

Fig. 8a und 8b schematische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des Dämpferabschnittes,

Fig. 9 ein Blockdiagramm zur Darstellung des Drehmoment- Übertragungsweges zwischen Antriebsseite und Ab­ triebsseite in der im Drehmomentwandler nach Fig. 1 vorgesehenen Kupplungsanordnung,

Fig. 10a bis 10e schematische Ansichten zur Darstellung der verschiedenen Zustände der Schuhanordnung 50 bei repräsentativen Geschwindigkeitsbereichen,

Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung einer typischen Drehmomentkennlinie der vorliegenden Kupplung,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer geschwindig­ keitsabhängigen Kupplung entsprechend einer wei­ teren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 12 und

Fig. 14 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 12.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehmomentenwandler 10 ist mit einer geschwindigkeitsabhängigen Zentrifugalkupplung als sogenannte Überbrückungskupplung (lock-up clutch) ver­ sehen. Wie dargestellt, besitzt der Drehmomentwandler 10 eine Eingangswelle 11, die die Antriebsseite des Wandlers 10 definiert. Auf der Eingangswelle 11 ist ein Deckel 12 als integrales Bauteil fixiert. Am Deckel sind eine Viel­ zahl Vorsprünge 12a fixiert, wobei nur einer in Fig. 1 dargestellt ist. Die Vorsprünge 12a sind längs des Um­ fanges angeordnet und kuppeln den Deckel 12 und damit die Eingangswelle 11 an einen Primärantrieb, beispielsweise einen Verbrennungsmotor. Ein Gehäuse 13 bildet mit dem Deckel 12 ebenfalls ein integrales Bauteil. Das Gehäuse 13 ist mit einem Pump-Laufrad 14 versehen, so daß bei einem Drehantrieb des Deckels 12, beispielsweise durch den Ver­ brennungsmotor, das Gehäuse 13 und das Pump-Laufrad 14 als Einheit mitgedreht werden. Des weiteren besitzt der Drehmomentwandler auch ein Turbinen-Laufrad 16, das für eine Drehung mit Hilfe eines in der angegebenen Pfeil­ richtung strömenden Arbeitsmediums angetrieben wird, so­ wie einen Stator 15. Das Turbinen-Laufrad 16 ist auf einer Turbinennabe 17 mit Hilfe von Nieten 18 fixiert. Die Turbinennabe 17 dient als Ausgangswelle und ist mit einer Turbinenwelle gekoppelt, die die Abtriebsseite des Wandlers 10 definiert.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung sind der an­ triebsseitige Deckel 12 und die abtriebsseitige Turbinen­ nabe 17 über ein im Wandler 10 vorhandenes Arbeitsmedium wirk-gekoppelt, so daß Rotationsenergie vom Deckel 12 zur Turbinennabe 17 über das Arbeitsmedium übertragen werden kann. Der Drehmomentwandler 10 enthält auch eine Überbrückungskupplung, die dahingehend wirksam ist, zwi­ schen Antriebs- und Abtriebsseite eine mechanische Kupp­ lung durch Friktionskontakt herzustellen. Im einzelnen ist hierzu eine im allgemeinen scheibenförmige Kupplungs­ platte 20 auf der Turbinennabe 17 mit Hilfe von Nieten 18 fixiert montiert. Die Kupplungsplatte 20 ist mit einer Vielzahl Friktionsschuhanordnungen 50 an geeigneten Stellen längs des Außenumfangs über einen Folger-Ring 30 versehen. Wie nachstehend noch im einzelnen erörtert wird, wird der Folger-Ring 30 von der Kupplungsplatte 20 getragen und in Stellung gehalten, wobei sich der Folger-Ring 30 im allgemeinen zusammen mit der Kupplungs­ platte 20 dreht, aber so entworfen ist, daß er sich gegenüber der Kupplungsplatte 20 um einen vorbestimmten Winkel drehen kann.

Die Schuhanordnung 50 ist auf dem Folger-Ring 30 so mon­ tiert, daß sie sich bezüglich des Folger-Ringes 30 radial nach außen bewegen kann. Demgemäß wird sich, wenn die Drehzahl des Turbinen-Laufrades 16 und damit der Kupp­ lungsplatte 20 zunimmt und dadurch die auf die Schuh­ anordnung 50 einwirkende Zentrifugalkraft größer wird, die Schuhanordnung 50 gegenüber dem Folger-Ring 30 radial nach außen bewegt und wird schließlich eine Stellung ein­ nehmen, in der ihr Belag 56 in Friktionskontakt mit der Innenfläche des Deckels 12 kommt. Hierdurch wird eine mechanische Kupplung zwischen dem Deckel 12 und der Aus­ gangswelle 17 mit Hilfe eines Friktionskontaktes herge­ stellt. Wenn andererseits die Drehzahl und damit die auf die Schuhanordnung 50 ausgeübte Zentrifugalkraft abnimmt, bewegt sich die Schuhanordnung 50, da sie normalerweise durch die Rückholkraft einer Feder radial nach innen vor­ gespannt ist, unter Überwindung der verringerten Zentri­ fugalkraft radial nach innen, wodurch der Kontakt zwischen dem Belag 56 und der Innenfläche des Deckels 12 aufge­ hoben wird.

Wie in Fig. 1 unten dargestellt ist, befindet sich zwi­ schen der Kupplungsplatte 20 und dem von dieser getragenen Folger-Ring 30 eine Wendelfeder 41 (nachstehend auch als Dämpfer-Feder bezeichnet). Sie dient als Dämpferglied für die Relativdrehbewegung zwischen Kupplungsplatte 20 und Folger-Ring 30. Wie nachstehend noch beschrieben wird, wird die Dämpfer-Feder 41 zwischen der Kupplungsplatte 20 und dem Folger-Ring 30 mit Hilfe einer Halterungsplatte 40 gehalten, und sie ist so entworfen, daß bei einer Über­ tragung der Drehkraft oder des Drehmomentes vom Deckel 12 auf den Folger-Ring 30 über die Schuhanordnung 50 bei in Kontakt mit dem Deckel 12 befindlichem Belag 56 die Dreh­ kraft auf die Kupplungsplatte 20 vom Folger-Ring 30 über die Dämpferfeder 41 übertragen wird, statt direkt von der Kupplungsplatte 20 auf den Folger-Ring 30 übertragen zu werden. Bei dieser Anordnung kann selbst dann, wenn die Drehkraft vom Deckel 12 auf die Turbinennabe 17 via Kupp­ lungsplatte 20 über einen direkten mechanischen Kontakt übertragen wird, eine Energieübertragung extrem schwingungsfrei er­ folgen.

Wesentlich ist entsprechend einem Gesichtspunkt der Er­ findung, daß die Dämpferfeder 41 bei der selben radialen Stellung, wie die der Schuhanordnung 50 angeordnet ist. Sonach sind die Dämpferfeder 41 und die Schuhanordnung 50 umfangsmäßig gegenüber der Kupplungsplatte 20 ausge­ richtet. Da, wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich ist, Dämpfungsfeder 41 und Schuhanordnung 50 beide vergleichs­ weise große Querschnittsabmessungen haben, kann mit der umfangsmäßigen Ausrichtung von Dämpferfeder 41 und Schuh­ anordnung 50, also deren Ausrichtung im wesentlichen längs des Außenumfanges der Kupplungsplatte 20, der Ge­ samtaufbau, insbesondere in axialer Richtung kleiner ge­ halten werden, so daß die gesamte Anordnung mit kompaktem Aufbau und geringem Gewicht ausgeführt werden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch, wie die Kupplungsplatte 20 und der Folger-Ring 30 zusammengebaut sind und wie die Schuh­ anordnung 50 (in Fig. 2 mit 50′ und 50′′ dargestellt) und die Dämpferfeder 41 radial und umfangsmäßig angeordnet sind. Bei der dort dargestellten Ausführungsform sind sechs Schuhanordnungen 50 und drei Dämpferfedern 41 längs desselben Umfanges oder bei derselben radialen Entfernung vom Zentrum der Kupplungsplatte 20 angeordnet. (In Fig. 2 sind nur zwei der sechs Schuhanordnungen im einzelnen dargestellt.) Wie nachstehend noch beschrieben wird, ist die Anordnung so getroffen, daß sich die Schuhanordnung 50 in radialer Richtung gegenüber dem Folger-Ring 30 in Ab­ hängigkeit von der Größe der einwirkenden Zentrifugal­ kraft bewegen kann. Dabei ist die Schuhanordnung 50′ in dem Zustand dargestellt, in welchem sie sich in ihrer zurückgezogenen Stellung wegen im wesentlichen Fehlens von Zentrifugalkräften befindet, während die Schuhan­ ordnung 50′′ in dem Zustand dargestellt ist, in welchem sie sich bei einwirkender größerer Zentrifugalkraft in ihrer Betriebsstellung, die gegenüber der zurückge­ zogenen Stellung radial weiter außen liegt, befindet. Sonach ist im Falle der Schuhanordnung 50′′ deren Be­ lag 56 in Friktionskontakt mit dem Deckel 12 und stellt dadurch einen Überbrückungszustand her.

Fig. 3, eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 2, zeigt den Aufbau eines Hysterese-Aufprägungsabschnittes, der für eine Hysteresis-Kennlinie in der Relativdrehbe­ wegung zwischen dem Folgerring 30 und der Kupplungs­ platte 20 über das Dämpferglied 41 sorgt. Dieser Hysterese- Aufprägungsabschnitt ist im einzelnen in Fig. 7 darge­ stellt und wird nachstehend noch näher beschrieben. Kurz gesagt, sorgt, wenn der Folger-Ring 30 durch die Schuhanordnung 50 in Kontakt mit dem Deckel 12 ge­ bracht oder hiervon getrennt wird, der Hysterese-Aufprä­ gungsabschnitt dafür, daß eine Hysterese in der Dämpfungskennlinie zwischen dem Folger-Ring 30 und der Kupplungsplatte 20 vorhanden ist, um eine schwingunsfreie Energieübertragung zwischen Folger-Ring 30 und Kupp­ lungsplatte 20 über die Dämpferfeder 41 sicherzustellen.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die im allgemeinen scheibenförmige Kupplungsplatte 20. Längs des Außenum­ fangs der Kupplungsplatte 20 sind Schuhanordnungs-Be­ festigungsabschnitte 21 an sechs Stellen vorgesehen. Jede der Schuhanordnungsbefestigungsabschnitte 20 ist durch eine nach einer Seite (Unterseite in Fig. 4) abgebogene Lasche 25 gebildet. Bei der dargestellten Ausführungs­ form sind jeweils zwei Schuhanordnungs-Befestigungsab­ schnitte 21 hintereinander angeordnet. Es sei bemerkt, daß sechs Schuhanordnungs-Befestigungsabschnitte 21 vorgesehen sind, und zwar je eine in einem Befestigungs­ abschnitt 21 längs desselben Umfangs. Die Laschen 25 dienen als Gleit-Auflager für den Folger-Ring 30, wenn dieser seine Drehstellung gegenüber der Kupplungsplatte 20 ändert.

Ebenfalls längs des Außenumfangs der Kupplungsplatte 20 sind drei Dämpferbefestigungsvorsprünge 22 in einem Winkelabstand von 120° zueinander vorgesehen. Jeder der Vorsprünge 22 ist in seiner Mitte mit einem im wesentlichen rechteckigen Fenster 22a und mit einem Paar Zapfeneinführ­ löchern 22c, 22c beidseits des Fensters versehen. Außer­ dem ist der Vorsprung 22 an seiner Außenseite mit einem Paar im Abstand voneinander liegender Ausschnitte 22b, 22b beidseits des Fensters versehen. Im Zentrum der Kupp­ lungsplatte 20 ist ein Mittelloch 24 vorgesehen, durch das die Turbinennabe 17 eingesetzt werden kann. Weiter­ hin sind eine Vielzahl Befestigungslöcher 23 an geeigneten Stellen um das Mittelloch 24 herum angeordnet. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Kupplungsplatte 20 auf der Turbinennabe 17 mit Hilfe in die Löcher 23 eingesetzter Nieten 18 fixiert werden.

Fig. 5, die eine Schnittansicht der Kupplungsplatte 20 längs der Linie II-II in Fig. 4 ist, zeigt, daß ein Teil des Schuhanordnungsbefestigungsabschnitts 21 um annähernd 90° abgebogen ist, um die Lasche 25 zu definieren, und zeigt weiterhin, daß der obere und untere Rand des Fensters 22a im Dämpferbefestigungsvorsprung 22 in der zur Abbiegerichtung der Laschen 25 entgegengesetzten Richtung etwas abgebogen sind, um Schrägabschnitte 26 zu bilden. Mit einem Paar solcher Schrägabschnitte 26 kann die Dämpferfeder 41 stabil in Stellung gehalten werden, wenn sie zwischen Kupplungsplatte 20 und Folger-Ring 30 eingesetzt ist.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau des Folger-Rings 30. Der Folger-Ring 30 ist versehen mit sechs Schuhanordnungsbefestigungsabschnitten 31, die längs des Umfangs in entsprechender Verteilung wie bei der vorstehend beschriebenen Kupplungsplatte 20 längs des Umfangs vorgesehen sind, sowie mit drei Dämpferbe­ festigungsvorsprüngen 32, die winkelmäßig symmetrisch mit gleichen Winkelabständen von 120° angeordnet sind. Längs des Innenumfangs des Folger-Rings 30 ist ein Schulterabschnitt 34 angeformt, der sich um eine kurze Strecke axial vorerstreckt, wobei die Stirnseite dieses Schulterabschnittes 34 in gleitenden Kontakt mit der Kupplungsplatte 20 beim Zusammenbau gebracht wird. Es sei bemerkt, daß die Anordnung, falls gewünscht, auch so getroffen werden kann, daß die Lasche 25 der Kupp­ lungsplatte 20 in Gleitkontakt mit einer Schulter 34a am Innenumfang, am Außenumfang oder an der Bodenumfangs­ kante 31b des Schuhanordnungsbefestigungsabschnitts 31 stehen kann. Zwischen einem Paar benachbarter Schuhan­ ordnungsbefestigungsabschnitte 31, 31, ist ein Zwischen­ vorsprung 33 vorgesehen. Weiterhin sind ein Paar Be­ festigungslöcher 31a, 31a auf beiden Seiten eines jeden Schuhanordnungsbfestigungsabschnittes 31 vorgesehen.

Der Dämpferbefestigungsabschnitt 32 ist mit einem im allgemeinen rechteckigen Halterungsloch 32a in seiner Mitte versehen, so daß die Dämpferfeder 41 in diesem Hal­ terungsloch 32a in Stellung gebracht werden kann. Beid­ seits des Halterungslochs 32a sind Schlitze 32b, 32b vor­ gesehen, die, wie nachstehend noch beschrieben wird, die Größe der Winkelrelativbewegung zwischen Folger-Ring 30 und Kupplungsplatte 20 durch ihre Länge in Umfangsrich­ tung bestimmen.

Fig. 7 zeigt eine Schrägansicht der Einzelheiten der Dämpferbefestigungsabschnitte und der Hysterese-Aufprä­ gungsabschnitte. Diese Abschnitte seien nunmehr anhand auch von Fig. 2 und 3 beschrieben. Der Vorsprung 22 der Kupplungsplatte 20 liegt dem Vorsprung 32 des Folger- Rings 30 gegenüber. Hierzwischen sind eine Halterungsfeder 45 und eine Paßflächenplatte 43 zum Halten einer Paß­ fläche 44 angeordnet. Auf der der Kupplungsplatte 20 ab­ gewandten Seite des Folger-Rings 30 ist beim Vorsprung 32 eine Halterungsplatte 40 mit einer ähnlichen weiteren Paßflächenplatte 43, die eine weitere Paßfläche 44 hält, angeordnet. Die Halterungsfeder 45 hat eine spezielle Form und besitzt einen oberen abgebogenen Abschnitt 45a, der in den entsprechenden Ausschnitt 22b der Kupplungsplatte 20 eingreift, um dadurch eine Selbstverdrehung während des Betriebs zu verhindern. Die Halterungsfeder 45 dient dazu, die Paßflächen 44 gegen die Vorsprünge 32 von beiden Seiten über die Paßflächenplatten 43 anzudrücken. Die Halterungsfeder 45 hat auch ein Paar seitlich abgebogener Abschnitte 45b, die die Paßflächenplatte 43 hierzwischen haltern und so an einer Verdrehung hindern. Andererseits ist die Halterungsplatte 40 an ihrer Unterseite versehen mit einem Paar Vorsprünge 40c, die zur Anlage gegen den Boden der entsprechenden Paßflächenplatten 43 gebracht werden, um diese an einer Verdrehung während des Betriebs zu hindern.

Die Halterungsplatte 40 und der Folger-Ring 30 sind auf der Kupplungsplatte 20 über ein Paar Nieten 42, 42 mit­ einander verbunden. Jeder Niet hat ein Paar Endabschnitte 42b und 42c, die ihrerseits in ein Kreisloch 40b der Halterungsplatte 40 bzw. ein Kreisloch 22c in der Kupp­ lungsplatte 20 eingesetzt und mit ihren beiden Enden ver­ preßt sind, so daß die Nieten 42 mit der Kupplungsplatte 20 und der Halterungsplatte 40 wenigstens soweit die axiale Richtung betroffen ist, ein einteiliges Ganzes bilden. Sonach erstreckt sich jeder Niet 42, 42 mit sei­ nem dickeren Teil 42a in losem Sitz durch den entspre­ chenden Schlitz 32b des Folger-Rings 30. Die Verdrehung zwischen Folger-Ring 30 und Kupplungsplatte 20 ist daher in ihrem Drehwinkel durch die relative Lagebeziehung zwi­ schen Niet 42 und Schlitz 32b begrenzt.

Nach dem Zusammenbau ist die Dämpferfeder 41 vom Feder­ halterungsloch 32a des Folgerrings 30 aufgenommen und z. T. auch von den Fenstern 22a und 40a von Kupplungs­ platte 20 bzw. Halterungsplatte 40, so daß die Dämpfer­ feder 41 mit der Kupplungsplatte 20 und der Halterungs­ platte 40 in Eingriff steht. Sonach wird, wie noch be­ schrieben wird, bei Einwirkung einer Drehkraft auf den Folgerring 30 über die Schuhanordnung 50, die Drehkraft des Folgerrings 30 auf die Kupplungsplatte 20 über die Dämpferfeder 41 übertragen. Diese Energieübertragungs­ funktion ist in Fig. 8a und 8b schematisch dargestellt. Der Übertragungsweg der Drehkraft im Überbrückungszu­ stand ist in Fig. 9 als Blockdiagramm dargestellt.

Fig. 10a bis 10e zeigen den Aufbau der Schuhanordnung 50 im einzelnen und dessen Betrieb bei unterschiedlichen Drehzahlen. Allgemein besitzt die Schuhanordnung 50 einen Belag 56, der mit der Innenumfangsfläche des Deckels 12 in Kontakt gebracht werden kann, einen Schuh 51 zum Halten des Belags 56, ein Gewicht 52, eine Rück­ holfeder 53, eine Hauptfeder 54 und ein Paar Zapfen 55. Die vorliegende Zentrifugal-Überbrückungskupplung, die mit einer solcherart aufgebauten Schuhanordnung 50 ver­ sehen ist, wirkt als Drehmomentbegrenzer, und die typische Drehmomentenkennlinie ist hierfür in Fig. 11 dargestellt. In diesem Fall hat die Kurve vier drehzahl­ abhängige Kennlinienbereiche. Dabei ist die Drehmoment­ kapazität vergleichsweise groß bei niedrigen und mittle­ ren Drehzahlen, während die Drehmomentkapazität bei hohen Drehzahlen nicht so stark zunimmt, Es sei nun die Wirkungsweise der Schuhanordnung 50 be­ züglich jedem der vier Drehzahlbereiche beschrieben. Bei der Drehmomentkurve nach Fig. 11 ist die mit A bezeichnete Zone ein Niedrigdrehzahlbereich (nicht-arbeitend), und der unter dieser Bedingung erhaltene Zustand der Schuh­ anordnung 50 ist in Fig. 10a dargestellt. D. h., unter dieser Bedingung ist die Rückholkraft der Rückholfeder 53 größer als die Zentrifugalkraft, die insgesamt auf den Belag 56, den Schuh 51 und das Gewicht 52 einwirkt, so daß sich der Belag 56 in seiner zurückgezogenen Stellung befindet und von der Innenumfangsfläche des Deckels 26 getrennt. Unter dieser Bedingung ist daher die Kupplung ausgekuppelt, so daß keine Drehmomentübertragung statt­ findet. Wenn andererseits die Drehzahl allmählich zunimmt und die Zentrifugalkraft, die insgesamt auf die vor­ stehenden Elemente einschl. des Belags 56 einwirkt, etwas die Rückholkraft der Rückholfeder 53 übersteigt, dann kommt der Belag 56 in Kontakt mit dem Deckel 12, so daß eine Drehmomentenübertragung vom Deckel auf den Folger­ ring 30 über den Schuh 51 eingeleitet wird. Dieser Zustand ist in Fig. 10b dargestellt und entspricht dem Punkt A′ in der Drehmomentkennlinie in Fig. 11.

Der in der Drehmomentkennlinie von Fig. 11 mit B bezeich­ nete Teil ist ein Bereich von mittlerer Drehzahl bis niedriger Drehzahl für die Zentrifugalkupplung, und der zugehörige Betriebszustand der Schuhanordnung 50 ist in Fig. 10c dargestellt. In diesem Fall biegt sich die Hauptfeder 54 als Folge der auf das Gewicht 52 einwirkenden Zentrifugalkraft, so daß sich das Gewicht 52 von den C-förmigen unteren Enden 51a des Schuhs 51 abhebt und in einen schwimmenden Zustand übergeht. Die auf das Gewicht 52 einwirkende Zentrifugalkraft wird teilweise auf die Zapfen 55, 55 von der Rückholfeder 53 übertragen, sie dient aber überwiegend dazu, den Belag 56 gegen den Deckel über die Hauptfeder 54 zu pressen, wodurch sie zu einer Kraft zur Drehmomentübertragung wird. Andererseits bildet die Zentrifugalkraft, die auf den Belag 56 und den Schuh 51 einwirkt, eine Kraft, die den Belag 56 direkt gegen den Deckel 12 preßt, und zwar unabhängig von der Bewegung des Gewichtes 52. Sonach ist in diesem Bereich die Anpreßkraft des Belags 52, die zur Übertra­ gung eines Drehmomentes erforderlich ist, gegeben durch (Zentrifugalkraft, die auf den Belag 56 und seinen Schuh selber einwirkt) + (Zentrifugalkraft, die auf das Gewicht 52 einwirkt) - (Rückstellkraft der Rückholfeder 53).

Wenn die Drehzahl weiter erhöht wird, um die auf das Gewicht 52 einwirkende Zentrifugalkraft zu vergrößern und dadurch die Hauptfeder 54 stärker durchzubiegen, kommen beide Enden des Gewichts 52 in Eingriff mit den Zapfen 55, 55 über die Rückholfeder 53, so daß das Ge­ wicht 52 daran gehindert ist, sich weiterhin radial aus­ wärts zu bewegen.

Als nächstes sei der Teil der Drehmomentkennlinie von Fig. 11, der mit C bezeichnet ist und ein Drehmomentbegren­ zungsbereich für mittlere bis hohe Drehzahlen ist, sowie den entsprechenden Zustand der Schuhanordnung 50 in Fig. 10d betrachtet. In diesem Fall wird wegen der hohen Drehzahl das Gewicht 52 vollständig stationär gehalten und gegen die Zapfen 55, 55 an beiden Enden gepreßt. Unter dieser Bedingung wird die auf das Gewicht 52 einwirkende Zentrifugalkraft direkt vom Gewicht 52 auf den Folger­ ring 30 über die Zapfen 55, 55 abgeleitet und demnach nicht auf den Belag 56 übertragen. Demgemäß ist in diesem Dreh­ zahlbereich das übertragene Drehmoment der Kupplung aus­ schließlich durch die Reibungskraft bestimmt, wie diese von der auf den Belag 56 und dessen Schuh 51 einwirkenden Zentrifugalkraft resultiert, so daß die Zunahme des Dreh­ momentes bei zunehmender Drehzahl wesentlich kleiner wird als im Vergleich zur vorigen Zone B, so daß ein soge­ nannter drehmomentbegrenzender Zustand vorhanden ist.

Die letzte, mit D bezeichnete Zone entspricht einem Bereich hoher Drehzahl (Fig. 11) und der Betriebszustand der Schuh­ anordnung in diesem Bereich ist in Fig. 10e dargestellt. Man sieht, daß nunmehr die Hauptfeder 54 wegen der ein­ wirkenden Zentrifugalkraft signifikant radial nach außen gebogen und vom Gewicht 52 und der Rückholfeder 53 abge­ hoben ist, so daß die Aufwärts-Drucklast des Gewichtes 52, die Feder 54 gegen den Deckel 12 zu drängen, verschwindet. In der Zone C wird die auf die Hauptfeder 54 einwirkende Zentrifugalkraft durch die vom Gewicht 52 ausgeübte Druck­ last kompensiert, während in der Zone D die auf die Hauptfeder 54 einwirkende Zentrifugalkraft direkt auf den Belag 56 übertragen wird, so daß das übertragene Dreh­ moment der Kupplung um diesen Betrag erhöht wird und damit die Drehmomentkapazität leicht zunimmt.

Nachstehend sei das zweite Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der Fig. 12 bis 14 beschrieben. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Folger-Ring 30, der die Schuh­ anordnung 50 trägt, zwischen der Kupplungsplatte 20 und der Halterungsplatte 40 angeordnet. Bei der zweiten Aus­ führungsform liegt dagegen die Kupplungsplatte 20′ zwi­ schen dem Folger-Ring 30′ und einer Halterungsplatte 40′. Es sei bemerkt, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 12 bis 14 entsprechende Teile mit entsprechenden, jedoch mit einem Strich versehenen Bezugszeichen versehen sind, während identische Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Kupplungsplatte 20′ ist mit einer Vielzahl Laschen 25′ versehen, die jedoch nach der anderen Richtung wie beim ersten Ausführungsbeispiel ab­ gebogen sind. Diese Laschen 25′ dienen als Gleitführung für einen Schulterteil 34′ des Folger-Rings 30′. Darüber hinaus ist der Folger-Ring 30′ mit einem Paar abgestufter Teile 60, 60 in jedem der Dämpferbefestigungsabschnitte 32′ versehen, um dadurch einen Teil des Folger-Rings 30′ zu definieren, der örtlich dichter bei der Kupplungsplatte 20′ gelegen ist. Mit dieser Anordnung kann die Dämpfer­ feder 41 eines kleineren Durchmessers vorteilhaft be­ nutzt werden.

Wie in Fig. 13 dargestellt ist, ist kein Hystereseaufprä­ gungsabschnitt am Ort des Niets 42′ vorgesehen, der die Kupplungsplatte 20′, den Folgerring 30′ und die Rück­ halteplatte 40′ zusammenhält. Es sei jedoch bemerkt, daß zum Erhalt einer Hysterese in der Dämpfungskennlinie der Dämpferfeder 41 ein ähnlicher Hystereseaufprägungs­ mechanismus wie bei der ersten Ausführungsform auch bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen werden kann, falls dieses gewünscht wird.

Des weiteren ist in der Schuhanordnung 50, die in jeder der Ausführungsformen nach Fig. 2 und 12 vorgesehen ist (wobei der in der zurückgezogenen Stellung befind­ liche mit 50′ bezeichnet ist und der in Betriebszustand befindliche mit 50′′), im Falle der zweiten Ausführungs­ form ein Schuhgewicht 57 zusätzlich vorgesehen. Dieses Schuhgewicht 57 ist getrennt ausgebildet und in die Schuhanordnung 50 so eingebaut, daß es mit dem Schuh funktionell integriert ist und dadurch als ein Teil des Schuhes 51 wirkt. Mit diesem Aufbau kann ohne weiteres eine Schuhanordnung realisiert werden, die unterschiedliche Kennlinien einfach durch Ändern des Gewichtes oder der Federkonstante des Schuhgewichtes 57 hat.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße geschwindigkeitsabhängige Zentri­ fugalkupplung einen extrem glatten Betrieb gewährleistet, geringe Baugröße und geringes Gewicht besitzt. Da außerdem die Schuhanordnungen und die Dämpferglieder auf demselben Umfang liegen, werden Konstruktion und Herstellung stark vereinfacht.

Zahlreiche Abwandlungen sind möglich. Beispielsweise ist als das Dämpferglied bei den beschriebenen Ausführungs­ beispielen eine Feder vorgesehen. Statt dessen kann auch jegliches andere elastische Material, insbesondere thermoelastische Material, z. B. Kautschuk, vorgesehen werden. Letztere Materialien haben wegen der bei elasti­ scher Verformung auftretenden Wärmeentwicklung zugleich gute Dämpfungseigenschaften.

Claims (12)

1. Geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkupplung, umfassend:

• - eine im allgemeinen scheibenförmige Kupplungsplatte (20), die auf einem ersten Drehglied (17) fixiert ist,
• - einen Folger-Ring (30), der auf einer Seite der Kupplungs­ platte gegenüber dieser verdrehbar gelagert ist,
• - eine Vielzahl Schuhanordnungen (50), die radial nach auswärts verschieblich gelagert sind, so daß sie bei zunehmender auf sie einwirkender Zentrifugalkraft in Kontakt mit einem zwei­ ten Drehglied kommen, und
• - eine Vielzahl Dämpfungsglieder (41), die zwischen Kupplungs­ platte und Folger-Ring eingefügt sind und dadurch ein Dreh­ moment zwischen Kupplungsplatte und Folger-Ring übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Schuhanordnungen (50) am Außenumfangsbereich des Folger-Rings (30) gelagert sind, und
• - die Schuhanordnungen (50) sowie die Dämpfungsglieder (41) voneinander beabstandet entlang im wesentlichen dessel­ ben Außenumfangs des Folger-Rings angeordnet sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Überbrückungskupplung zur Verwendung in einem Drehmomentwandler ausgebildet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dämpferglied als Wendelfeder (41) ausgebildet ist.

4. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dämpferglied (41) aus Kautschuk aufgebaut ist.

5. Kupplung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Hysteresis-Aufprägungseinrichtung (43, 44, 45), die zwischen Kupplungsplatte und Folgerring eingefügt ist und eine vorbestimmte Hysterese-Kennlinie der Re­ lativdrehbewegung zwischen Kupplungsplatte und Folgerring als Folge einer Rückstellkraft des Dämpfer­ gliedes aufprägt.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das erste Drehglied die abtriebsseitige Drehwelle (17) der Kupplung bildet und
• - das zweite Drehglied mit einer antriebsseitigen Drehwelle (11) verbunden ist.

7. Kupplung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel (42, 32) zum Begrenzen der Verdrehungsbewegung zwischen Kupplungsplatte und Folgerring auf einen vor­ bestimmten Drehwinkel.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kupplungsplatte eine Vielzahl auf ihrer einen Seite längs des Umfangs angeordneter Führungslaschen (25) aufweist, und
• - der Folger-Ring mit einem sich axial über eine kurze Entfernung erstreckenden kreisförmigen Schul­ terteil (34) versehen ist,
• - wobei die Führungslaschen und der Kreisschulter­ teil die Gleitlagerflächen für die drehbare Lagerung des Folgerrings an der Kupplungsplatte bilden.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kupplungsplatte mit wenigstens einem Zapfen (42) versehen ist,
• - der Folgerring mit wenigstens einem Schlitz (32b) in Umfangsrichtung versehen ist und
• - der Zapfen in den Schlitz eingreift und dadurch die Drehbewegung zwischen Kupplungsplatte und Folgerring begrenzt.

10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Folgerring mit einer Vielzahl Löcher (32b) ver­ sehen ist, von denen jedes nach Aufnahme eines Dämpfergliedes dieses in Stellung hält.

11. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kupplungsplatte mit einer Vielzahl Fenster (22a) versehen ist, die in ihrer Lage der der Löcher im Folger-Ring entsprechen und für eine teilweise Auf­ nahme der Dämpferglieder ausgelegt sind, so daß eine Übertragung von Drehmomenten zwischen Kupplungsplatte und Folger-Ring über die Dämpferglieder ermöglicht wird.

12. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterungsplatte (40) auf der der Kupplungsplatte abgewandten Seite des Folger-Rings für jedes der Dämpferglieder vorgesehen ist. (Fig. 7)