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Selbsttätig wirkende Kupplungsvorrichtung mit Freilaufeinrichtung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge Es sind selbsttätig wirkende Kupplungsvorrichtungen
bekannt, welche zur Änderung der Geschwindigkeit von Kraftfahrzeugen u. dgl. dienen.
Der Nachteil der bekannten Ausführungen beruht in deren unverläßlicher Wirkungsweise
und dem zusammengesetzten Bau sowie den sich daraus ergebenden Herstellungskosten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine einfache und verläßlich
arbeitende Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge und andere Maschinen. Der Vorteil
wird durch Anwendung einer Freilaufkupplung erreicht, welche durch ein mittels Fliehkraft
oder auf andere Art geregeltes Sperrglied in Tätigkeit gesetzt wird. Der Führer
des Kraftfahrzeuges erspart, die Geschwindigkeit mittels des Schalthebels zu schalten,
und braucht lediglich das Pedal der Hauptkupplung, welches mit der Bremse für das
Übersetzungsgetriebe verbunden ist, niederzutreten, und augenblicklich wird die
entsprechende Geschwindigkeitsstufe selbsttätig eingeschaltet, die der Geschwindigkeit
des Wagens entspricht. Ein weiterer Vorteil der Kupplungsvorrichtung besteht darin,
daß sich dieselbe bequem und rasch beim Versagen der Hauptbremse des Fahrzeuges
als Bremse dadurch verwenden läßt, daß der Motor mit der kleinsten Geschwindigkeit
geschaltet und durch diesen gebremst wird. Dieser Vorgang läßt sich in viel kürzerer
Zeit durchführen als bei bekannten Kupplungen, wodurch auch die Fahrsicherheit erhöht
wird. Ein anderer Vorteil der Kupplungsvorrichtung ist der, daß dieselbe erst nach
Niedertreten der Hauptkupplung in Wirksamkeit tritt. Der eingeschaltete Haupteingriff
bleibt auch bei geringer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges in Wirksamkeit,
solange nicht die Hauptkupplung niedergetreten wird. Dadurch wird das Übersetzungsgetriebe
vor überflüssiger Abnutzung bewahrt.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Abb. i die Kupplungsvorrichtung
mit konischem Eingriff im Längsschnitt, Abb. 2 und 3 das die Kupplung sperrende
Glied in zwei verschiedenen Ausführungen in Seitenansicht, Abb. q. und 5 das Verzahnungsschena
einer einseitig (Freilaufkupplung) und einer doppelseitig wirkenden Kupplung, Abb.
6 die Kupplungsvorrichtung -- nach Abb. 2 in Ansicht und Längsschnitt.
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Die konische Kupplung (Abb. i) besteht aus der getriebenen Welle i,
mit welcher der auf ihr drehbar gelagerte, getriebene Teil (Zahnrad) 2 mit konisch
abgeschliffener Aussparung verbunden werden soll. Die Kupplung erfolgt mittels eines
mit Schrägflächen i versehenen konischen Kupplungsteils 3. Abb. d. und 5 zeigen
das Schema der zu der Welle i schiefen Flächen der Schrägflächen i9. Mit den Schrägflächen
des Kupplungsteiles 3 kämmen die Schrägflächen des mit der Welle i fest verbundenen
Stützteiles q.. Diese Verbindung erfolgt mittels eines durch die Welle i
gehenden
Keiles 5. Der drehbare Teil 2 ist gegen die mittels Keils 5' mit derWelle i fest
verbundene Scheibe 6 abgestützt. Der Kupplungsteil 3 ist mit einem unter Wirkung
der Feder 12 stehenden Sperrglied 7 versehen, welches um die Achse 8 drehbar ist,
in die Fangeinrichtung 9 eingreifen und das Auseinandertreten der Teile 3 und 4
verhindern kann. Der Ausschnitt bzw. die Fangeinrichtung 9 ist mit einer Feder io
versehen. Auf dem Kupplungsteil 3 ist ein federnder Reibring i i befestigt. Mit
so einer Kupplungsvorrichtung ist jedes Zahnrad der Hauptwelle i des Übersetzungsgetriebes
des Kraftfahrzeuges ausgerüstet.
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Wenn sich das Rad 2 bei offenem Sperrgliede 7 schneller dreht als
dieWelle i, so wird auch der Kupplungsteil 3 unter Vermittlung des Reibringes i
i zu schnellerer Bewegung um die Welle i mitgenommen, wobei die Schrägflächen i9
(Abb. 4, Freilaufkupplung) der Teile 3 und 4 bis zu einer bestimmten Grenze aufeinandergleiten.
Der Kupplungsteil 3 entfernt sich von dem Stützteil 4, und dessen Kegelteil wird
in den Hohlraum des Rades 2 gezwängt. Dabei stützen sich die Scheiben q. und 6 gegen
die Keile 5 und 5'. Wenn die Steigung der Schrägflächen entsprechend ausgeführt
ist, wird der Kupplungsteil 3 mittels einer Kraft gedrückt, die zur Kupplung. beider
Kegelteile erforderlich ist. Wenn jedoch das durch Fliehkraft geregelte Sperrglied
7 in der Sperrlage ist (Abb. i), kann sich die Scheibe 3 von der Scheibe 4 nur so
weit entfernen, bis der Zahn 17 des Sperrgliedes 7 in die Fangeinrichtung 9 des
Stützteiles 4 gänzlich eingreift. Die Verbindung ist nicht möglich, die Kupplung
ist gesperrt. Das Öffnen der Sperrvorrichtung kann nur dann. erfolgen, wenn das
Rad 2 sich langsamer bewegt als die Welle i und zwischen den Teilen 3 und 4 keine
Spannung vorherrscht. Das wird durch Abbremsen des Übersetzungsgetriebes erreicht,
indem dann die Feder io das Sperrglied 7 aus der Fangeinrichtung 9 verdrängen kann,
allerdings nur dann, wenn es die Feder 12 zuläßt, welche auf eine bestimmte Umdrehungszahl
der Welle i eingestellt ist. Ist die Feder des Reibringes i i genügend stark, so
kann die Feder zo überhaupt ausgelassen werden, weil dann der Kupplungskeil 3 und
mit ihm auch das Sperrglied 7 in der Richtung des Stützteiles 4 durch dieWirkung
der Feder des Reibringes i i zurückkehrt und der Zahn des Sperrgliedes 7 aus der
Fangeinrichtung 9 des Stützteiles 4 heraustritt.
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Das Sperrglied 7 kann auch derart ausgeführt werden, daß das Verdrehen
des Kupplungsteiles 3 um die Welle i (Abb. 2, 3 und 6) verhindert werden kann. In
Abb. 2 ist eine Ansicht des Sperrgliedes 7 dargestellt, welches um die an dem Stützteile
4 befestigte Achse 13
drehbar ist. Der Anschlag 1q. hält in dem niedrigsten
Punkte, der Anschlag 15 der Scheibe q. im höchsten Punkte die Fallklappe
; auf. Das Fangglied 16 ist mit einem Einschnitt o. dgl. versehen und auf
dem Kupplungsteil 3 befestigt. Das Fangglied 16 reicht über den Stützteil 4 (Abb.
2 und 3) und gelangt in den Einschnitt des Sperrgliedes 7, wenn sich das Rad 2 schneller
dreht als die Welle i, so daß sich die Sperrvorrichtung auch dann nicht öffnen kann,
wenn die Umdrehungszahl der Welle i das durch die Kraft der Feder i2 gegebene Maß
überschritten hat. Das Ausklinken des Sperrgliedes 7 kann erst wieder durch Abbremsen
des Übersetzungsgetriebes erfolgen, wodurch der Kupplungsteil 3 mittels Reibung
des Reibringes i i nach rückwärts gedreht wird, das Fangglied 16 aus dem Einschnitt
des Sperrgliedes 7 austritt und die Sperrvorrichtung sich wieder lösen kann. Der
federnde Reibring i i kann durch zwischen die Teile 3 und 4 eingelegte Federn 18
ersetzt werden (Abb. 6). Diese Federn drücken den Kupplungsteil 3 mit dem Konusteil
sanft in Achsrichtung in die konische Aussparung des Zahnrades 2.
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In der Abb: 3 ist ein mit Feder i2 versehenes- Sperrglied 7 dargestellt,
das sich auf dem in der Welle eingeschraubten Teil (Prisma) 17 bewegt. In
der Abb. z und 3 ist das- Sperrglied 7 in der Lage dargestellt, wo der Kupplungsteil
3 von dem Stützteile 4 ein wenig entfernt ist,, die Kupplung konnte aber noch nicht
erfolgen. Der Kupplungsteil 3 konnte sich nicht im erforderlichen, zur Kupplung
nötigen Mäße von dem Stützteile 4 entfernen, da einer weiteren Verdrehung und Entfernung
der Teile voneinander das Sperrglied 7 und das Fangglied 16 im Wege stehen.
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Wenn die verbindenden Teile auf zwei verschiedenen, in einer Linie
liegenden Wellen angebracht sind; ist es zwecks Verhinderung der Seitendrücke notwendig,
am Teile noch einen. Deckel anzubringen, der sich an die Außenseite des Teiles q.
abstützt und den in den Schrägflächen z9 auftretenden Druck auffängt.
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An. Stelle einer Kegelkupplung kann die Verbindung auch mittels einer
Lamellenkupplung. bewirkt werden, wobei, die in Nuten des Rades :z (in der Zeichnung
nicht dargestellt) gelagerten Lamellen mit den in Nuten des Kupplungsteiles 3 gelagerten
Lamellen abwechseln.
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An Stelle einer Reibungskupplung (Kegel-oder Lamellenkupplung) kann
die Verbindung auch mittels einer Klauenkupplung bewirkt werden, wobei die Seitenklauen
des Kupplungsteiles _3 in, die entsprechenden Seitenvertiefungen des Kupplungsteiles
2 eingreifen. Die Klauen können ganz flach gehalten
werden, denn
der Druck in den Schrägflächen i9 verhindert das Auskuppeln der Teile 2 und 3.
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Das Sperrglied 7 kann auch von Hand aus in der Richtung der Welle
i verschiebbar angeordnet sein. Diese Einrichtung ist in dem Falle notwendig, wenn
es sich um die Ausführung eines Übersetzungsgetriebes mit mehreren Geschwindigkeitsstufen
handelt, wo die Stirnzahnräder auf der Hauptwelle mit denen auf der Vorgelege-,velle
sich in ständigem Eingriff befinden und ein Rückwärtsgang vorhanden ist. Dann besitzen
alle Zahnräder auf der Hauptwelle i oben beschriebene Kupplungsvorrichtung mit Sperrgliedern
7, die durch Fliehkraft verstellt werden, aber auch mit Sperrgliedern versehen sind,
die von Hand aus geregelt werden. Nur die Kupplungsvorrichtung des Zahnrades der
niedrigsten Geschwindigkeitsstufe weist eine doppelseitige Verzahnung auf (Schema
Abb. 5 zum Gebrauch des Rückwärtsganges), besitzt kein durch Fliehkraft geregeltes
Sperrglied 7, sondern nur ein von Hand aus regelbares Sperrglied 7, welch letzteres
die doppelseitige Verzahnung der Kupplung einseitig sperrt und dadurch die Kupplung
in eine Freilaufkupplung verwandelt. Diese Kupplung wird sofort bei Beginn der Bewegung
des treibenden Teiles :2 in Wirksamkeit gesetzt.- - Das Schalten des Rückwärtsganges
erfolgt durch Offnen der doppelseitigen Kupplungsvorrichtung der niedrigsten Geschwindigkeitsstufe
(Schema der Verzahnung Abb. 5) der Hauptwelle und durch Einschalten eines Rades
für den Rückwärtsgang auf der Vorgelegewelle.
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Das von Hand aus regelbare Sperrglied 7 ermöglicht auch ein rasches
Abbremsen durch den Motor bei Fahrzeugen, wenn die Hauptbremse versagen sollte.
Durch Niedertreten der Hauptkupplung, wodurch auch die Bremse des Übersetzungsgetriebes
in Wirksamkeit tritt, und durch Einschalten der von Hand aus regelbaren Sperrglieder
7 in allen höheren Geschwindigkeitsstufen und Ausschalten desselben in der niedrigsten
Geschwindigkeitsstufe werden sämtliche Kupplungsvorrichtungen der höheren Stufen
bis auf die Kupplung der niedrigsten Stufe geschlossen, welche sodann, nachdem sie
nunmehr beiderseits offene Schrägflächen aufweist (Abb.5), auch den Motor von der
Welle i antreibt.
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Zwecks Verringerung der Reibung können zwischen die Schrägflächen
der Kupplungsvorrichtung Kugeln eingelegt werden, da der Reibkörper i i einen größeren
Reibungskoeffizienten aufweisen muß als die Schrägflachen i g. -Das öffnen aller
beschriebenen Kupplungen kann auch ohne Abbremsen des übersetzungsetriebes durch
Weglassen des Einschnitte--Z
an dem Sperrglied 7 und an dem Fangglied 16 erfolgen.
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DieselbeWirkung, welche durchAbbremsen des Übersetzungsgetriebes erzielt
wird, kann auch durch Loslassen des Akzeleratorhebels, welches die Verminderung
der Drehzahl des Motors und des Getriebes zur Folge hat, erzielt werden.