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Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, z. B. Kraftfahrzeuggetriebe
Im Getriebehau ist man heute allgemein bestrebt, den Schaltvorgang möglichst zu
erleichtern. Man verwendet hierzu häufig für die einzelnen Gänge elektromagnetische
Kupplungen. Die elektromagnetischen Kupplungen haben jedoch den großen Nachteil,
daß sie ständig Strom verbrauchen, wodurch eine verhältnismäßig große Stromquelle
notwendig wird, was z. B. bei Kraftfahrzeugen schon aus Gewichtsgründen, aber auch
auf anderen Anwendungsgebieten mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit des Betriebes
von erheblichem Nachteil ist.
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Die Erfindung bezweckt vor allem, diese Nachteile der elektromagnetischen
Kupplungen zu beseitigen und dadurch insbesondere die Anwendbarkeit derartiger Kupplungen
für den Fahrzeugbetrieb, und zwar vorzugsweise für den Getriebebau von Kraftfahrzeugen,
vorteilhafter und wirtschaftlicher zu gestalten. Jedoch ist die Erfindung nicht
nur für Kraftfahrzeuge, sondern auch für andere beliebige Gebiete anwendbar und
nicht nur auf elektromagnetische Kupplungen beschränkt. DieErfindung kann ebenso
auch für Kupplungen anderer Art, also beispielsweise für mechanisch, hydraulisch
oder pneumatisch betätigte Kupplungen, angewendet werden, soweit eine solche Anwendung
zweckmäßig erscheint.
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Die Erfindung ,bezieht sich außerdem auf eine weitere Verbesserung
und Ausgestaltung von solchen Kupplungen, die durch innere Kräfte selbsttätig sowohl
in der eingerückten als auch in der ausgerückten Lage gehalten werden, und besteht
darin, daß mehrere das Ein- und Ausrücken der Kupplung vermittelnde, z. B. zweiarmige
Schnappllehgl
auf-den Umfang verteilt an eine Scheiben-oder Lamellenträger
bzw. an einer Druckplatte der Kupplung gelagert sind und mittels ihres einen Hebelarmes
diese beiden Teile bei ausgerückter Kupplung durch Bewegung über eine Raste od.
dgl. hinweg auseinanderdrücken und mittels ihres anderen Hehelarmes von einem Schaltglied,
z. B. einer Schaltmuffe oder einem Schaltring, verstellt werden.
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Die auf den Umfang verteilten Schnapphebel können hierl>ei beispielsweise
durch Schrägstellen des die Hebel betätigenden Schaltringes nacheinander zur Wirkung
gebracht werden, so daß sich ein weiches, allmähliches Einschalten derKupplung ergibt.
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An Stelle der Verwendung von Federn kann die Kupplung auch in aus-
oder/und eingerückter Lage durch Fliehgewichte gehalten werden, wobeigleichzeitig
auch Fliehgewichte und Federn zur Anwendung kommen können, indem die ;Kupplung beispielsweise
durch die Fliehgewichte in eingerückter und durch die Federn in ausgerückter Lage
gehalten werden. Durch entsprechende Bemessung der Fliehgewichte kann erreicht werden,
daß oberhalb einer bestimmten Drehzahl die .durch die Fliehgewichte, gegebenenfalls
in Verbindung mit Federn od. dgl. erzeugte Fliehkraft größer ist als die zum Ausrücken
der Kupplung erzielbare äußere, z. B. elektromagnetische Schaltkraft. Hierdurch
ist es beispielsweise möglich, zu erreichen, daß bei bestimmtenDrehzahlen der treibenden
oder getriebenen Welle, je nachdem mit welcher dieser beiden Wellen die Fliehkraftgewichte
verbunden sind, ein Abschalten der Kupplung zu verhindern. Auch kann hierdurch umgekehrt
das Einrücken der Kupplung unterbunden bzw. die Kupplung selbsttätig ausgerückt
werden, sobald die betreffende Welle oder der betreffende Kupplungsteil eine gewisse
Drehzahl unterschreitet. Für Kraftfahrzeuggetriebe kann .durch entsprechende Anordnung
hierdurch der Vorteil erzielt werden, daß ein Herunterschalten bei zu hoher Motordrehzahl
verhindert wird.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb: i eine Lamellenkupplung mit konzentrisch zur Kupplrungsachse
angeordnetem Solenoid, Abb. 2 einen Teil der Kupplung, wobei diese jedoch in ausgerückter
Lage dargestellt ist, Abb. 3 eine der Ausführungsform nach Abb. i ähnliche Ausführung,
bei welcher jedoch die Kupplungsfedern der Abb. i durch Fliehgewichte ersetzt sind,
und Abb. 4 eine Ausführungsform für eine Doppelkupplung, bei welcher jede derselben
durch einen von außen, z. B. mittels eines Solenoids verstellbaren Ring ;geschaltet
-wird.
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In Abb. i ist io, eine Welle, welche mit einem konzentrisch zu ihm
angeordneten Zahnrad i i durch eine Lamellenkuppluhg 12 zu ,kuppeln ist. Zu diesem
Zweck ist auf der Welle io ein Lamellenträger -13 undrehl>ar und,
was in der Zeichnung allerdings' nicht besonders angegeben -ist, unverschi.elzl>ar
gelagert, wobei das Zahnrad i i seinerseits lose drehbar, aber uriverschiebbar auf
dem Lamellenträger i3 gelagert ist.Die innerenLamellen des Lamellenpaketes 12 greifen
hierbei in dieAußenverzahnurig 14 des Lamellenträgers 13, die 'äußeren Lamellen
in die Innenverzahnung 1,5 eines trommelförmigen Ansatzes 1,6 des Zahnrades i i
ein. Mit dem trommelförmigen Ansatz 16 ist des weiteren eine Abstützplatte 17 verbunden,
an welcher, auf den ,,Umfang verteilt, mittels der Zapfen 18 die Schnapphebel i9
gelagert sind. Diese Schnapphebel i9 sind als zweiarmige Hebel ausgebildet, deren
radial nach innen gerichteter Hebelarm 20 in eine Schaltnut 21 der Schaltmuffe 22
eingreift, während der andere etwa senkrecht zum Hebelarm -2-o gerichtete- und im
wesentlichen nockenförmig ausgebildete Hel)elarm 23 in der gezeichneten Lage nach
Abb. i in die Vertiefung 24 eines hakenförmigen Ansatzes 25 der Druckplatte 26 der
Lamellenkupplung hineinragt. Die Druckplatte 26 ist hierbei in ,bekannter Weise
derart axial beweglich in der Trommel r6 des Zahnrades i i geführt, daß sie gleichzeitig
in Drehrichtung von dieser Trommel mitgenommen wird. Mehrere auf den Umfang verteilte
Federn 27 stützen sich einerseits gegen die Abstützplatte 17 und andererseits gegen
die Druckplatte 216 derart ab, daß in der gezeichneten Lage der Kupplung das Lamellenpaket
12 durch die Druckplatte 26 zusammengepreßt wird und somit das Zahnrad i i mit dem
Lamellenträger 13 bzw. mit der Welle io gekuppelt ist.
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Die Ausnehmung 24 muß hierbei derart bemessen sein, daß der Hebelarm
23 in sie mit Spiel eingreifen kann, ohne .das Andrücken der Druckplatte 2,6 zum
Einrücken der Lamellenkupplung 12 zu verhindern.
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In den Lamellenträger 13 ist ferner die als Solenoid ausgebildete
Erregerwicklung 28 zur elektromagnetischen Schaltung der Kupplung eingesetzt. Das
Solenoid 28 wird hierbei beispielsweise aus zwei entgegengesetzt gewickelten Erregerwicklungen
gebildet, von denen die eine ihren Strom über die Leitung 29 und den Kontaktring
30, -die andere ihren Strom über dje Leitung 31
und den Kontaktring 32 erhalten
kann. Zum Ausrücken der Kupplung wird die eine dieser beiden Wicklungen z. B. über
den Kontaktring 30 zum Einrücken der Kupplung, die andere der leiden Wicklungen
z. B. über clen Kontaktring 32 mit Strom beliefert.
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Wird die erstere Wicklung unter Strom gesetzt, so entsteht dadurch
ein Kraftfeld, welches die Kupplungsmuffe 22 in das Solenoid 28 nach links hineinzieht
und dadurch die Schnapphebel i9 in die Lage nach Abb. 2 umschaltet. -Der nockenartige
Hebelarm 23 wird hierbei aus der Vertiefung 24 des hakenförmigen Ansatzes 25 der
Druckplatte ausgehoben und über einen Vorsprung 25 hinweg neineRaste26 gebracht,
welche z.13. von der Achse der Welle io einen gleichen radialen Abstand wie ]er
Zapfen 18 des Hebels i9 besitzt. Die Druck-)latte 26 wird hierdurch von dem Zahnrad
i i entfernt,
so daß der Druck auf die Lamellen 12 und damit der
1zeiliun@gsscliltiß zwischen dem Zahnrad 11 und dem Lamellenträger 13 bzw. der Lamelle
to aufgeholfen wird.
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Der Strom zu der betreffenden Wicklung des Solenoids 28 braucht hierbei
nur so lange zugefülirt zu werden, als dies zum Umschalten der Schnapphebel 19 aus
der Lage nach Abb. i in die Lage nach Abb. 2 erforderlich ist. Sobald diese Umschaltung
vollzogen ist, werden die Hebel 19 tracli Art von Schnapphebeln durch die Federn
27 in ihrer die Kupplung ausgerückt haltenden Lage gehalten.
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Anschläge am Hebel 1@9, an .der Schaltmuffe 22 oder an sonstiger geeigneter
Stelle können dafür sorget, claß die Hebel 19 nicht über ihre Lage nach Abb. 2,
d. h. Tiber die Raste 26 hinaus, verschwenkt werden.
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Soll die Kupplung wieder eingerückt werden, so wird die andere Erregerwicklung
(z. B. über den l@ontaktrin- 32) unter Strom gesetzt, wodurch ein Kraftfeld entsteht,
welches die Kupplungsmuffe 22 wieder nach rechts in die Lage nach Abb. i verstellt.
Auch hierbei ist es nur erforderlich, die Erregerwickhing des Solenoids 2-8 so lange
unter Strom zu halten, als es für die Überschaltung der Kupplung aus der ausgerückten
Lage in die eingerückte Lage erforderlich ist.
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Bei der Ausfülirtingsform nach Abb.3 sind an Stelle der Federn 27
Fliehkraftgewichte 33 angeordnet, welche an Hebeln 34 auf Zapfen 35 an der A.bstützplatte
17 gelagert sind. Unter der mit wachsenden Drehzahlen zunehmenden Fliehkraft der
Fliehgewichte 33 werden die Hebel 34 mittels ihres nockenartigen Teiles 36 gegen
die Druckplatte 26 der Lamellenkupplung mit zunehmender Kraft gedrückt. Das Umschalten
der Kupplung erfolgt in entsprechender Weise wie in Abb. ,i durch ein Soleiloi<l
28, wobei das Umschalten unter Vermittlung der in Abb. 3 selbst nicht dargestellten
Schnapphebel i9 erfolgt. Zum Abschalten der Kupplung werden ebenso wie im Falle
der Abb. i die Sclinappliebel i9 in eine der Abb. 2 entsprechende l_al;e gebracht,
wodurch die Druckplatte 26 eiitgegeil der 1# lielikraft der Fliehgewichte 33 zur
:'lusrückung der Lamellenkupplung nach rechts verstellt wird und in dieser Lage
unter dem Druck der Fliehkraft gehalten wird.
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Beim .'Ausführungsbeispiel nach A bb. 4 sind auf der Welle 37 zwei
z. B. mit Zahnrätdern 38 'lud 39 einer Wecliselgetriebevorgelegewelle 40 im ständigen
Eingriff stehende Zahnräder 41 und 42 lose drehbar gelagert. Mit der Welle 37 ist
des weiteren ein Lainellentr'äger 43 mit den Endplatten 44 tiiid 45 fest @-crl>unden.
Die Kupplung der Zahnr*i.der 41 unc1 42 in 1t der \\7elle37 erfolgt wiederum durch
l.amellenpalkete 46 und 47, die in entsprecliende Verzaliningen des Lamellenträgers
43 bzw. der Zahnräder 4i, 42 eingreifen. Die Kupphingskraft wird durch die Federn
48 und 49 erzeugt, welche sich einerseits gegen den Lamellentr.iger 43 und andererseits
gegen die Druckplatten 5o 1111d 51 der 1_ainellenkupplung abstützen. An diesen Druckplatten
sind die Hebel 52 bzw. 53 gelagert, welche einerseits mit nockenartigen Hebelarmen
54 @bzw. 55 und andererseits mit im wesentlichen radial gerichteten Hebelarmen 56
bzw. 57 versehen sind. Derartige Hebel 52 bzw. 53 sind in beliebiger Anzahl, zweckmäßig
mindestens drei, auf den Umfang verteilt angeordnet und werden je durch gemeinsame
Ringe 58 bzw. 59 betätigt. Diese Ringe können ihrerseits durch Schaltgabeln 6o bzw.
61, die auf Schaltstangen 62 bzw. 63 angeordnet sind, in Achsrichtung der
Kupplung verstellt werden. Die Bewegung .der Schaltstangen kann wiederum durch Solenoide
64 bzw. 65 mit je zwei Gegenwicklungen vorgenommen werden, wobei die Verschwenkung
der Hebel 52, 53 durch entsprechende Anschläge, z. B. bei 66 und 67 an der Schaltstange
62, erfolgen kann.
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Die Wirkungsweise .der Doppelkupplung nach Abb. 4 ist aus der Zeichnung
ohne weiteres ersichtlich. In der Zeichnung ist die Kupplung 47 in eingerücktem
Zustande, die Kupplung 46 in ausgerücktem Zustande dargestellt. In dieser Lage sind
die Hebel 53 durch den Schaltring 59 derart eingestellt, daß der nockenartige Hebelarm
55 schräg nach außen weist, so daß die Federn 49 die Druckplatte 51 fest gegen das
Lamellenpaket 47 drücken kann.
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Im Gegensatz dazu befinden sich die nockenartigen Hebelarme 54 der
Hebel 512 in einer solchen Stellung, daß sie über den Totpunkt hinaus etwas nach
innen gedrückt sind und dadurch die Druckplatte 5o im -größtmöglichen Abstand von
der Endplatte 44 halten. Die Federn 48 sind infolgedessen zusammengedrückt, und
das Lamellenpaket 46 ist gelüftet.
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Soll die Kupplung 46 eingerückt werden, so wird das Solenoid 64 in
entsprechender Weise mit Strom beliefert, wodurch die Schaltstange 62 nach rechtsgezogen
wird, bis die Anschläge 67 gegeneinanderliegen. Bei dieser Verstellung wird der
Ring 58 von der Schaltgabel 6o mitgenommen, wobei ,sich der im übrigen frei beweglich
auf den Hebeln 52 gelagerte Schaltring 58 gegebenenfalls etwas schräg verstellen
kann, so daß die auf den Umfang verteilten Schnapphebel 52 während einer Umdrehung
der Welle 37 nacheinander über den Totpunkt des Hebelarmes 54 hinaus in ihre andere
Endlage gebracht werden.
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Ein Strombedarf des Solenoids 64 ist hierbei wiederum nur während
des Schaltvorganges vorhanden.
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Die Solenoide 64 und 65 können hierbei zweckmäßig derart in Schaltabhängigkeit
voneinander mit Strom beliefert werden, daß ein Einrücken der einen Kupplung nur
möglich ist, wenn die andere Kupplung (oder bei mehr als zwei entsprechend geschalteten
Gängen die anderen Kupplungen) ausgeriickt ist bzw. sind.
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Die Solenoide zum Ein- und Ausrücken der Kupplung können auch an beliebig
anderer Stelle, z. B. auch außerhalb,des Getriebes angeordnet sein, wobei die Bewegungsübertragung
in geeigneter Weise durch ein Gestänge od. dgl. erfolgen kann.
Bei
den dargestellten Ausführungsformen nach Abb. i und 4 erfordert das Auskuppeln mehr
Kraft als das Einkuppeln, da das Auskuppeln gegen die Wirkung,der Federn 27 bzw.
48, 4'9 erfolgt, während zum Einkuppeln .die Schnapphebel i9 bzw. 52, 53 lediglich
über eine kleine Raste bzw. über den Totpunkt bewegt werden müssen, im übrigen aber
ihre Bewegung durch die Kupplungsfedern unterstützt wird. Eine solche Betätigungsweise
wird in der Regel erwünscht sein.
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An Stelle einer Schaltbetätigung auf elektromagnetischem Wege kann
die Schaltbetätigung auch mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch, z. B. durch
den Unterdruck oder den Oldruck der Maschine, erfolgen.