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Diese Erfindung betrifft eine eigenbelüftete Kupplung.
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Auf dem gegenwärtigen Stand der Technik sind, unter anderem,
Fliehkraftkupplungen erhältlich, die beispielsweise für stufenlose Getriebe mit
zwei ausfahrbaren Riemenscheiben und dem zugehörigen Antriebsriemen
verwendet werden.
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Bei Erhöhung der Motordrehzahl hebt der Betrieb einer derartigen
Fliehkraftkupplung in einem Fahrzeug, an dem das stufenlose Getriebe
montiert ist, sowohl den Aufbau einer derartigen Kupplung als auch die damit
in Beziehung stehenden technischen Probleme hervor.
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In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass bei leer laufendem Motor der
Antriebsriemen sich bei einem minimalen Übersetzungsverhältnis
(niedrigem Gang) befindet, und die angetriebene Riemenscheibe rotiert, um die
Platte, an der die Gewichte befestigt sind, mitzunehmen. Wenn die
Drehzahl sehr niedrig ist, befinden sich diese Gewichte in ihrer Ruhestellung
(Gewichte geschlossen), die in Richtung der Mitte liegt, und berühren
nicht das Innere des Deckels, der somit absolut still steht. In dieser
Situation ist die Kupplung klar offen, und das mit der Kupplung versehene
Fahrzeug steht still.
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Wenn der Motor beschleunigt, erhöht die angetriebene Riemenscheibe mit
ihrer Kupplungseinheit ihre Drehzahl. Wenn die Kupplungsdrehzahl
zunimmt, überwindet die Fliehkraft den Widerstand der Gewichtsrückstellfedern
mit dem Ergebnis, dass die Gewichte öffnen, um die
Kupplungstrommel, die noch still steht, zu streifen.
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Dies ist der Moment, wenn die Mitnahme beginnt. Wie bereits festgestellt,
beträgt das übertragene Drehmoment Null, aber die Reibbeläge beginnen,
mit dem Kupplungsdeckel in Kontakt zu gelangen, jedoch bei einem Druck
von Null.
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Bei weiterer Erhöhung der Kraftstoffzufuhr beschleunigt der Motor und
mit ihm die angetriebene Riemenscheibe und die Kupplung. Die Fliehkraft
nimmt zu und die Gewichte empfangen nun eine entschiedene Kraft, die
diese in Kontakt mit dem Deckel bringt, um Reibungskräfte zu erzeugen,
die dazu neigen, den Deckel zu drehen.
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Es wird nun angenommen, dass der Motor voll ausgefahren wird. Der
Motor beschleunigt weiter, so dass die angetriebene Riemenscheibe und
die Kupplung eine höhere Drehzahl erreichen. Die Fliehkraft nimmt weiter
zu, und die Gewichte bringen eine maximale Kontaktkraft auf die Beläge
auf, die dazu neigen, den Deckel mitzunehmen.
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An diesem Punkt dreht der Antriebsteil der Kupplung den
Kupplungsdeckel, mit dem das Rad über ein geeignetes Reduktionsgetriebe verbunden
ist, um dieses zu beschleunigen, bis die momentane Drehzahl der
Gewichtsträgerplatte genau gleich der des Deckels ist und eine
Synchronisation erreicht ist. Die Dauer dieses Stadiums hängt von der zu
beschleunigenden Trägheit ab (rotierende Teile und Fahrzeugmasse).
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Die Kupplung hat nun ihre Aufgabe erfüllt, indem der Motor starr mit dem
Rad verbunden ist. Das Getriebe wird seine Aufgabe durchführen, indem
das Getriebeübersetzungsverhältnis auf der Grundlage der
Kraftstoffzufuhr, der Straßensteigung und der Geschwindigkeit verändert wird.
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Der Zweckmäßigkeit und Klarheit wegen sind alle Stufen unter der
Annahme beschrieben worden, dass die Kraftstoffzufuhr langsam erhöht
wird. In Wirklichkeit finden diese Stufen auf die festgestellte Art und
Weise statt, mit der Ausnahme hinsichtlich der Geschwindigkeit, mit der
die Drossel geöffnet wird. Was somit in der Praxis unterschiedlich ist, ist
die Rate, mit der die Motordrehzahl zunimmt, mit dem daraus folgenden
unterschiedlichen Fahrzeugleistungsvermögen.
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Die Grenzen einer derartigen traditionellen Fliehkraftkupplung werden
aus ihrer Arbeitsweise sofort offensichtlich.
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Es ist sofort festzustellen, dass bei mehr oder weniger heftiger und
kontinuierlicher Wechselwirkung zwischen den Teilen Probleme in Bezug auf
die Lebensdauer und die richtige Funktionsfähigkeit der gesamten
Kupplung auftreten. Diese Situation wird ferner durch die Tatsache verschärft,
dass genau wegen dem bereits beschriebenen Typ von Betrieb und Aufbau
die Teile überhitzt werden und ihre Lebensdauer und Funktionsfähigkeit
mit der Zeit stark in Mitleidenschaft gezogen werden.
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Unter anderem gibt es wegen des extrem kompakten Aufbaus einer
Kupplung dieses Typs wenig verfügbaren Raum für Modifikationen oder zum
Hinzufügen von Teilen, die das festgestellte Problem beseitigen könnten.
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Es ist auch eine eigenbelüftete Kupplung aus der US-A-4 531 928
bekannt, die den Oberbegriff des Anspruches 1 bildet. Die JP 59 013129 A
zeigt eine Kupplung, die eine Zwangskühlung ermöglicht und bei der die
Lüfter von einer Gewichtsträgerplatte getragen sind.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Kupplung vom Fliehkrafttyp
bereitzustellen, die die festgestellten technischen Probleme und Nachteile
überwindet und von einer einfachen Konstruktion ist.
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Es ist ein weiteres Ziel, eine Kupplung des vorstehend genannten Typs
bereitzustellen, ohne ihre Gesamtabmessungen unverhältnismäßig
erhöhen zu müssen, und es zu ermöglichen, dass sie in Fahrzeuge eingebaut
werden kann, in denen gegenwärtig eine traditionelle Kupplung
vorgesehen ist.
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Diese Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch
Bereitstellung einer eigenbelüfteten Kupplung nach Anspruch 1 erreicht.
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Eine Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht vorteilhaft eine
Kühlung der Teile, bei Beseitigung des Problems ihrer Überhitzung und
des daraus folgenden Verschleißes, wobei so ein sicherer und
zuverlässiger Kupplungsbetrieb geschaffen wird.
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Die Eigenschaften und Vorteile einer eigenbelüfteten Kupplung gemäß der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden anhand eines nicht
einschränkenden Beispiels angegebenen Beschreibung unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher werden, in denen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer Kupplung gemäß der
vorliegenden Erfindung in der Stellung eines niedrigen
Ganges mit zwei nahe beieinander liegenden
Riemenscheiben ist,
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Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt einer Kupplung gemäß der
vorliegenden Erfindung in einer möglichen zweiten Stellung
eines höheren Ganges mit zwei voneinander
zurückgezogenen Riemenscheiben ist,
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Fig. 3 eine Ansicht von oben einer Gewichtsträgerplatte ist, die
mit einem mit Lamellen versehenen Lüfter zum Belüften der
Kupplung von Fig. 1 versehen ist,
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Fig. 4 eine vereinfachte Schnittansicht der Platte von Fig. 3 ist,
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Fig. 5 eine Ansicht desjenigen Teils der Kupplung unterhalb der
Platte ist, an dem die durch Fliehkraft ausfahrbaren
Gewichte vorhanden sind, und
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Fig. 6 eine Ansicht von einem der Gewichte auf der
entgegengesetzten Seite zu der ist, die in Fig. 5 gezeigt ist.
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Die Figuren zeigen eine Fliehkraftkupplung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung vom eigenbelüfteten Typ ist.
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In dieser Hinsicht weist, wie festgestellt, eine gattungsgemäß bekannte
Fliehkraftkupplung eine große Anzahl von Nachteilen bezüglich ihrer
Lebensdauer und Funktionsfähigkeit auf, die sich aus ihrer Überhitzung
ableiten.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen großen Teil der Bestandteile des Aufbaus der
Kupplung, der im Besonderen bei einem stufenlosen Getriebe mit
ausfahrbaren Riemenscheiben und dem zugehörigen Antriebsriemen
verwendbar ist.
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Es ist eine ausfahrbare angetriebene Riemenscheibe zu sehen, die aus
zwei Platten oder Halbriemenscheiben 11, 12 besteht, die ein Teil des
Riemenscheibengetriebes bilden und auf einer Antriebswelle 13 zum
Achsreduktionsgetriebe, nicht gezeigt, über zwei Wälzlager 14 und 15
drehbar angeordnet sind.
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Die Welle 13 ist an ihren beiden Enden durch zwei weitere Wälzlager 16
und 17 getragen, die jeweils in Kurbelgehäuseteilen 18 und 19 des
Motors, nicht gezeigt, untergebracht sind.
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Die Halbriemenscheibe 11 ist an dem Ende einer Buchse 20 befestigt und
geschweißt, an der die bewegbare Halbriemenscheibe 12 gleitet und
rotiert. Die Halbriemenscheibe 12 weist eine zylindrische Verlängerung 21
koaxial zur Welle 13 auf, die mit einem Profil versehene Schlitze 22
umfasst, in denen Stifte 23, die radial mit der Buchse 20 starr sind,
verschiebbar in Eingriff stehen. Diese mechanischen Elemente bilden den
Drehmomentsensor, der es ermöglicht, dass die axiale Last, die auf einen
V-Riemen 24 wirkt, auf der Grundlage des von dem Motor übertragenen
Drehmoments verändert werden kann.
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Mit diesem Ende der Buchse 20 fern von der befestigten
Halbriemenscheibe 11 ist eine Gewichtsträgerplatte 25 verbunden, die eine bestimmte
Anzahl Stifte 26 trägt, an denen Gewichte 27 unter der Einwirkung der
Fliehkraft rotieren.
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Die Gewichtsträgerplatte 25 ist in einer Stellung starr mit der Buchse 20
durch eine Ringmutter 28 gehalten, die auf ein Gewindeende 29 der
Buchse 20 geschraubt ist. Die Gewichtsträgerplatte 25 ist gebogen, um einen
Sitz für ein gekrümmtes Gehäuse 30 zur Aufnahme einer
Getriebegegenwirkungsfeder 31 festzulegen, was der Einheit eine gewisse Steifigkeit
verleiht. An ihrem entgegengesetzten Ende ist die Feder 31 in einen
weiteren Teil des Gehäuses eingeführt, der durch einen weiteren
gekrümmten Fortsatz 21a der Verlängerung 21 gebildet ist.
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In der Gewichtsträgerplatte 25 sind Erleichterungs- oder Mitnahmelöcher
32 vorgesehen. Der Zweck der Löcher 32 ist es auch, den Hindurchtritt
von durch einen Lüfter 33 mit einem mehrlamelligen flachen Körper
bewegter Luft zuzulassen, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Der
Lüfter 33, der beispielsweise aus gepresstem Blech mit Lamellen 33a, die
unter 90º zu einer zentral ausgehöhlten Grundplatte 33b gebogen sind, ist
auf der Gewichtsträgerplatte 25 auf der entgegengesetzten Seite bezüglich
der Gewichte 27, wie es in den Figuren gezeigt ist, über eine Reihe von
Schweißpunkten 34 befestigt, die als das Befestigungselement verwendet
werden.
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Die Stifte 26 weisen einen sehr breiten Kopf auf, um eine gute
Unterstützung für den Stift bereitzustellen, und sind bei 35 mit der
Gewichtsträgerplatte 25 vernietet. An ihren entgegengesetzten Enden verriegeln die Stifte
26 die Gewichte 27 unter der Mitwirkung einer Scheibe 36, die durch
Sprengringe 37 in ihrer Position gehalten ist.
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Auf der Gewichtsträgerplatte 25 sind ferner Stifte 38 befestigt, auf denen
ein Gummiblock 39 zur Zusammendrückung innerhalb einer
Ausnehmung 40 in dem Gewicht 27 angebracht ist. Das Profil der Ausnehmung
40 besteht aus zwei konzentrischen kreisförmigen Bögen, deren Mitte auf
der Achse 41 in einem Durchgangsloch 42 liegt, in dem der Hauptstift 26,
um den ein einzelnes Gewicht 27 oszilliert, angeordnet ist.
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Der Zweck des Gummiblocks 39 ist es, die Mikrobewegungen des
Gewichtes 27 zu dämpfen und als Begrenzungsanschlag für die Ruhestellung der
Gewichte zu wirken.
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Die Gewichte 27 werden jeweils in ihre natürliche Ruhestellung in
Richtung der Mitte durch eine gleiche Anzahl von Federn 43 vom Torsionstyp
mit Vorbelastung zurückgeführt. Bei dem veranschaulichten Beispiel ist
ein erstes Ende jeder Feder 43 in ein erstes in der Nähe des Loches 42
vorgesehenes Loch 44 eingehakt, und ihr anderes Ende ist in ein zweites
in einem Zwischenbereich des Körpers des Gewichtes 27 vorgesehenes
Loch 45 eingehakt. Jede Feder 43 ist zwischen dem Loch 44 von einem
Gewicht 27 und dem Loch 45 des nächsten oder vorhergehenden
Gewichtes 27 angeordnet.
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Diese Federn sind in der gleichen Anzahl wie die Gewichte vorgesehen und
können auf verschiedene Weisen angeordnet sein. Für jedes Gewicht 27
gibt es immer eine Feder 43, die dazu neigt, das Gewicht geschlossen zu
halten oder es zu öffnen.
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Die Gesamtwirkung der Federn ist es, die Gewichte in ihre
Ruhekonfiguration zurückzuführen, aber die relative Anordnung hängt stark von dem
Raumbedarf und den Abmessungen der Kupplungselemente ab. Um
zusätzlichen Raumbedarf zu vermeiden, sind die Federn 43 in
Ausnehmungen 50 untergebracht, die in dem Körper des Gewichts 27 vorgesehen
sind. Das Antriebsdrehmoment verläuft von den Gewichten 27 über
Reibbeläge 46 zu einem Kupplungsdeckel 47, der beispielsweise durch eine
Keilstabkupplung auf der Antriebswelle 13 befestigt ist, bis zum
Achsreduktionsgetriebe.
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Es sind Löcher 51 in dem flachen Teil des Deckels vorgesehen, um
zuzulassen, dass Kühlluft in Richtung des Lüfters 33 strömt, sowie zur
Gewichtsverringerung.
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Eine Mutter 48 hält das gesamte System fest, das im Wesentlichen aus
der Welle 13, den Lagern 17 und 16, dem Deckel 47 und der
angetriebenen Riemenscheibe 11, 12 besteht.
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Unter Schlupfbedingungen, die der typische Fall sind, wenn mit
langsamer Geschwindigkeit bergauf gefahren wird, befindet sich das Getriebe in
einem niedrigen Gang, und die Gewichtsträgerplatte 25 rotiert mit einer
höheren Drehzahl als der Deckel 47, der beinahe still steht. Unter diesen
Bedingungen rotiert der Lüfter 33 und zieht Luft durch die in dem Träger
19 vorgesehenen Öffnungen 52 und die in dem Deckel 47 vorgesehenen
Öffnungen 51, um somit den Kupplungsgewichten 27 die Luft zuzuführen
(siehe Fig. 1).
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Die Gewichte 27 umfassen Rippen 49, um die Wärmeübertragungsfläche
zu erhöhen und somit die Kühlung zu verbessern (siehe Fig. 5 und 6).
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Unter diesen Bedingungen, d. h. wenn sich das Getriebe in einem
niedrigen Gang ist, befindet sich die bewegbare Riemenscheibe 12 in ihrer am
weitesten von der Kupplungseinheit und dem Deckel 47 entfernten
Stellung und behindert folglich nicht die Strömung der Luft, die durch den
Lüfter 33 den Gewichten 27 zugeführt wird.
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Wenn im Gegensatz dazu die Gewichte 27 und der Kupplungsdeckel 47
mit einer hohen Drehzahl rotieren, ist die Kupplung geschlossen und das
Getriebe befindet sich in einem hohen Gang (Fig. 2). Unter diesen
Bedingungen reduziert die Rotation des Deckels 47 die Luftströmung, weil die
Trennwände zwischen den Durchgangsöffnungen 51 den
Eintrittsquerschnitt verringern. Dazu muss die Tatsache hinzugefügt werden, dass,
wenn sich das Getriebe in einem hohen Gang befindet, die bewegliche
angetriebene Halbriemenscheibe 12 sich sehr nahe bei der Kupplung
befindet (Fig. 2) und folglich einen Durchgang von austretender Luft zu
behindert. Auf diese Weise und automatisch beträgt der Durchsatz des
Lüfters 33, wenn keine Belüftung notwendig ist, praktisch Null, wodurch
so eine unerwünschte Leistungsabsorption beseitigt wird.
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Die besondere Eigenschaft dieser Kupplung ist, dass sie auf der
Gewichtsträgerplatte einen Lüfter umfasst, der durch Stanzen und Biegen gebildet
ist, und dessen Zweck es ist, Luft durch die Löcher 51 des Deckels 47
anzuziehen und sie den Gewichten 27, die bei 46 mit einem Belag
versehen sind, zuzuführen, um sie während des Schlupfes zu kühlen und
Wärme zu dissipieren.
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Zusätzlich zu Schweißpunkten können die Befestigungselemente 34
Nieten, Schrauben, Klemmen zwischen der Ringmutter 28 und der
Gewichtsträgerplatte 25 usw. umfassen. Kurz gesagt müssen die beiden Elemente
33 und 25 lediglich starr zusammengefügt gehalten sein.