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Selbsttätige Reibungskupplung. Der Gegenstand vorliegender Erfindung
ist eine selbsttätige Reibungskupplung, .die eine Motorwelle mit einer Arbeitswelle
so verbindet, daß die übertragene Energie mit großer Genauigkeit begrenzt wird.
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Die Wirkung der .Kupplung ist praktisch unabhängig von der Größe des
Reibungskoeffizienten. Die Größe des größten Drehmoments, das sie ütertragen kann,
hängt nur von der Geschwindigkeit der Motorwelle ab. Sie setzt sich selbsttätig
in den Kupplungszustand, sobald der Widerstand der Arbeitswelle .dies zuläßt und
in den Gleitzustand, sobald dieser Widerstand einen bestimmten Betrag überschreitet.
Schließlich kann es die vollständige Trennung der beiden Wellen hervorrufen, sobald
die Geschwindigkeit der Motorwelle unter einen bestimmten Wert sinkt.
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Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenbandkupplung
von der Zentrifugalkraft und der Kraft des Motors derart beeinflußt wird, daß die
Fliehkraft .den Anpressungsdruck des Schraubenbandes zu vergrößern, die Antriebskraft
des Motors ihn jedoch zu verringern strebt, so daß die Übrigbleibende Kraft, idie
auf das freie Ende der Spirale wirkt, um die Kupplungsreibung zu erzeugen, während
der ganzen Gleitdauer .einen angemessenen Wert behält.
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Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch und in
zwei Aus.führungsforrnen dargestellt. Abb. i ist das perspektivische Bild eines
Schemas der Erfindung, wobei einzelne Teile geschnitten sind.
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Abb.2 ist ein Längsschnitt eines Aüsführungsbeispi-eles, das sich
möglichst an das in Abb. i gezeichnete Schema anlehnt.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt nach Linie a-b der Abb.2, wobei die Spirale
nicht geschnitten ist.
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Abb. q. ist ein Längsschnitt nach Linie e-o-f der Abb.5, welche die
Erfindung in das Schwungrad eines Motors eingebaut zeigt.
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Abb. 5 ist ein Querschnitt nach Linie c-d der Abb. q., wobei die Spirale
nicht geschnitten ist.
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In der schematischen Darstellung der Abb. i besteht die Motorwelle
i aus einem Stück mit einem Flansch 2, auf welchem in bestimmtem Abstand an entgegengesetzt
liegenden Punkten die Glieder 3 und 31 angelenkt sind, die die Schwungmassen q.
und 4- tragen und deren Drehachsen parallel zur Motorwelle liegen. Ein zweiter Flansch
5', der mit einer Buchse 6 aus einem Stück besteht, kann sich frei auf einer Verlängerung
der Motorwelle drehen. An diesem Flansch sind entsprechende Glieder 7 und 7'
und Schwungmassen 8 und 81 drehbar angebracht. Die Glieder 3'und 7 einerseits und
31 und"71 anderseits sind unter sich parallel zur Motorachse gelenkig verbunden.
-Das so .gebildete bewegliche System wirkt derart, .daß, wenn es sich in. Richtung
des eingezeichneten
Pfeiles dreht, die Motorwelle i hinter dem
Flansch 5 zurückbleibt, da sich die beiden Gruppen von Schwunggewichten (4., 8 und
,4i, 81) in entgegengesetzter Richtung voneinander entfernen.
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Die Arbeitswelle g, die in Verlängerung der Motorwelle liegt, besteht
mit der Trommel io aus einem Stück, welche von einer Platte i i geschlossen wird,
die sich frei auf der Motorwelle dreht. Diese Trommel enthält .ein Reibungselement,
das aus einer Schraubenfeder 1:2 besteht, deren beide Enden den Druck der Arme 21
und 51 aufnehmen, die mit den Flanschen .2 und 5 ein Stück bilden, wobei die Windungen
der Spirale so liegen, daß eine bestimmte Verdrehung der Welle i und des Flansches
5 entsprechend einer Bewegung der Schwungmassen (4, 8 und 41, 81) nach außen den
Durchmesser der Spirale vergrößern, so daß sich deren äußere Fläche gegen die innere
Fläche der Trommel preßt.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Bei Anlauf
nimmt die Antriebswelle in der durch den Pfeil bezeichneten Drehrichtung alle im
Innern der Trommel enthaltenen Elemente mit. Die an den Schwungmassen 4, 41 und
8, 81 auftretende Zentrifugalkraft wirkt mit einer Komponente auf die Glieder 3,
31 und 7, 71, die mittels der Arme 21 und 51 die Spirale zurückdrängen und dadurch
eine gewisse Reibungskraft hervorrufen, welche das die Arbeitswelle mitnehmende
Drehmoment bildet. , Es ist zu bemerken, daß in .diesem Falle das »freie« Ende der
Spirale dasjenige ist, welches mit dem Arm 21 der Motorwelle in Berührung steht
und. daß das »feste« Ende dasjenige ist, das mit dem Arm 51 des schwingenden Flansches
in Eingriff steht.
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Die Umfangskraft versucht im Gegensatz hierzu die Schwungmassen nach
dem Mittelpunkt zu bewegen und sich infolgedessen der Zentrifugalkraft entgegenzustellen.
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Diese doppelte Kraftwirkung bewirkt ein zuverlässiges Arbeiten der
Reibungskupplung unter dem herrschenden Einfluß des Motors. Während dieser Gleitperiode
gleicht die auf das freie Ende der Spirale ausgeübte Kraft des Armes 21, die noch
durch die von der Reibung ausgeübte Mitnahmekraft verstärkt wird, die Kraftwirkung
des Armes 5 am anderen Ende der Schraubenfeder aus, welch letztere nur von der Fliehkraft
herrührt.
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Wenn man der Schraubenfeder eine genügende Zahl von Windungen gibt,
kann die Wirkung des Armes 21 derjenigen, des Armes 51 gegenüber sehr schwach werden,
gleichgültig, wie groß der Reibungskoeffizient der Reibflächen ist: Die Schwankungen
desselben können also keinen :großen Einfluß auf die Größe des größtmöglichen, durch
die Reibung übertragenen Drehmoments ausüben, denn die Wirkung der Fliehkraft selbst
ist konstant und für eine gegebene Drehzahl der Antriebswelle festliegend. Daraus
ergibt sich die oben behauptete Genauigkeit in der Begrenzung des übertragenen Drehmoments.
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Wenn die widerstehende Umfangskraft zu klein wird, um den das Gleiten
bedingenden Gleichgewichtszustand zu erhalten, wird die Kupplung voll eingerückt.
Die Wirkung der Fliehkraft verkleinert sich nicht wie das Antriebsdrehmoment, der
Druck des Armes 21 wächst und bewirkt sofort durch eine überwiegende Reibungskraft
die vollkommene Verbindung zwischen Schraubenfeder und Kupplungstrommel.
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Wenn die Vorrichtung vollständig gekuppelt ist, hat ein Wachsen des
widerstehenden Drehmoments die Wirkung, das Drehmoment des Motors zu steigern, und
infolgedessen die Druckwirkung des Armes 21 auf das freie Ende .der Spirale zu verringern.
Wenn diese Kraft ausreichend vermindert ist, tritt wieder das Gleiten auf.
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Es ist zu bemerken, daß bei dieser Vorrichtung :die Kräfte des Armes
21 und 51 unmittelbar auf ein Reibungsorgan wirken, daß nicht, wie der gewöhnliche
Kupplungskonus eine natürliche Neigung zum Einkuppeln. hat und nicht wie eine Scheibenkupplung
die Unbequemlichkeit hat, beim Einrücken unter Last durch die Reibung der Scheiben
auf ihren Keilen oder Xlitnehmervorsprüngen gehindert zu sein.
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Anderseits hat dieses Reibungssystem den Vorteil, die Reibungskräfte
auf zylindrische Flächen auszuüben, die sich infolge der Elastizität der Spirale
vollkommen aneinander anpassen und ausreichend geschmiert werden können. Es kann
immer solche Abmessungen erhalten, daß der Flächendruck auf die am stärksten beanspruchte
Windung den für ein gewöhnliches Transmissionslager zugelassenen Wert nicht überschreitet.
Der Flächendruck kann dabei sehr gering sein; er wird überdies selbsttätig durch
die Beweglichkeit des die Schwungmassen tragenden Systems reguliert.
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In der Ausführungsform der Abb. 2 und 3 findet man unter .den gleichen
Bezugszeichen die wesentlichen Teile der soeben beschriebenen schematischen Anordnung
wieder. Auf beiden Scheiben 2 und 5 ist eine gewisse Anzahl von mit Schwungmassen
versehenen Stangen oder Gliedern angelenkt, die, wie oben beschrieben, gelenkig
miteinander verbunden sind. Diese Anzahl soll in der Regel ausreichen, um den Raum
zwischen den beiden Scheiben genügend auszunutzen. Die Scheibe 2 und die Nabe der
Scheibe 5 tragen Knaggen 22 und 23, die .ihre gegenseitige Verdrehung
derart
begrenzen, daß° die Scheibe die Scheibe 5 unmittelbar mitnimmt, wenn: im ersten
Augenblick des Anlasseis des Motors die Zentrifugalkraft noch zu gering ist.
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Bei dieser Anordnung kann man die Schraubenfeder zwischen den Armen
21 und 5:' mit einer gewissen Verspannung einbauen, die der Wirkung der Zentrifugalkraft
entgegenwirkt, so daß man erst bei einer bestimmten Geschwindigkeit der Motorwelle
eine nutzbare Kupplungskraft erhält.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 4. und 5 ist dlie Motorwelle
mit der Scheibe 2 fest verbunden, die den Hauptteil des Schwungrades des: Motors
bildet und die Drehzapfen der sechs Stangen 3 trägt, die je .eine Schwungmasse q.
tragen, ,deren Form mit Rücksicht auf günstigste Raumausnützung gewählt ist. Eine
zweite, mit einer Nabe 6 versehene Scheibe ist frei drehbar und einerseits auf einem
auf der Scheibe 2 angebrachten Drehzapfen 1q., anderseits auf der Arbeitswelle 9
drehbar gelagert. Die Arbeitswelle 9 selbst ist einerseits in der Scheibe .2 zentriert,
anderseits in dem Deckel 15 gelagert, der mit dieser Scheibe fest verbunden ist.
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Die Nabe der Scheibe 5 trägt die Drehachsen der Stangen 16 und der
Stangen 17, die in den Schwungmassen 18 und i9 endigen.
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Die Stangen 3, 16 und 17 sind unter sich drehbar verbunden
und bilden ein bewegliches System, welches bei Drehung in Richtung des eingezeichneten
Pfeiles die Motorwelle hinter der Scheibe 5 zurückbleiben läßt, da sich die Schwungmassen
q:, 18 und i9 von der Drehachse entfernen und umgekehrt.
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Die Arbeitswelle 9 ist fest mit einer offenen Trommel io verbunden,
die eine Schraubenfeder 12 enthält, deren beide Enden einen Ansatz tragen. Der Ansatz
2o des freien Endes der Schraubenfeder greift m eine, 'in der Scheibe :2 angebrachte,
passende Aussparung ein. Der Ansatz 21 des freien Endes greift in eine dementsprechende
Aussparung der Scheibe 5 ein. Die Steigung der Schraubenfeder liegt so, daß eine
gewisse Verdrehung ,der beiden Scheiben gegeneinander, die einer Verlagerung der
Schwungm,assen nach außen entspricht, ihren Durchmesser. vergrößert und . ihre Außenfläche
gegen die Innenfläche der Trommel preßt.
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Wie in .der vorherigen Anordnung ist auch hier Leim Anlassen die Verdrehung
der Scheiben 2 und 5 durch Anschläge begrenzt. Diese Anschläge werden durch die
Lagerkörper 24 und 25 gebildet, welche die Drehachsen der Stangen 3 und 16 tragen..
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Im Innern der Nabe der Scheibe 5 befindet sich eine Feder 26, deren
Windungen auf Biegung beansprucht werden und deren Enden ihre Kräfte einerseits
auf die Scheibe 2 mittels der Klaue 27, anderseits auf die Scheibe 5 mittels der
Klaue 28 und des Regulierringes 29 übertragen.
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Die Spannung dieser Feder wirkt stets der Zentrifugalkraft entgegen
und kann durch entsprechende Drehung &s Ringes 29 auf der Scheibe 5 eingestellt
werden. Sie bezweckt, die Bildung einer Kupplungskraft bei Geschwindigkeiten unterhalb
einer gegebenen Grenze zu verhindern.
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Das Gehäuse 15 trägt Kühlrippen 30, um die erzeugte Wärme schnell
abzuführen.