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Drehzahlwandler zwischen antreibender und angetriebener Welle, insbesondere
für Kraftfahrzeuge oder andere Maschinenantriebe Die Erfindung betrifft einen Drehzahlwandler
zwischen Antriebswelle und davon angetriebener Welle, insbesondere für Kraftfahrzeuge
oder andere Maschinenantriebe.
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Bei bekannten Frilktionskupplungen, wie sie bisher allgemein für Kraftfahrzeuge
benutzt werden, wird, die Bewegungsübertragung von der Antriebswelle, wie z. B.
Motorwelle, auf die angetriebene Welle, z. B. Kardanwelle, derart durchgeführt,
daß sich beide Wellen mit gleicher Geschwindigkeit drehen, wenn die Fri-ktionskörper
normal gegeneinandergedrückt sind.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines möglichst einfachen Drehzahlwandlers
der anfangs erwähnten Art, welcher die Drehzahl der angetriebenen Welle selbsttätig
in Abhängigkeit von deren Belastung regelt.
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Erreicht wird dies da-durch, daß bei einem Drehzahlwandler der vorgenannten
Art die treibende und die getriebene Welle über auf ihnen starr befestigte FriktionskÖrper
miteinander in Verbindung stehen, welche in einem Flüssigkeitsbad angeordnet sind,
und mit gegenüberliegenden Berührungsflächen und zwischen diesen angeordneter dünner
Flüssig-keitsschicht <"ici,-eneinan#&rgepreßt werden. Die auf den beiden
Wellen starr befestigten Friktionskörper unddie diese mit ihren Berührungsflächen
ggegeneinanderpreseenden Mittel" wie z. B. Federn" sind derart zueinander angeordnet
und geführt, daß die Friktionskörper an allen Punkten ihrer Berührungsflächen gleichmäßig
gegeneinandergepreßt werden. Die Friktionskörper können vorzugsweise mit kegelförmigen
Berührungsflächen ausgebildet werden, deren Neigungswinkel zur Achsenfläche ihrer
Welle i um so kleiner gestaltet wird, je größer die Kraftübertragung ist.
Die Anordnung ist so getroffen und der Anpressungsdruck für die beiden Friktionskörper
ist so bemessen, daß der auf der angetriebenen Welle sitzen-de Friktionskörper von
dem auf
der antreibenden Welle sitzenden Friktionskörper unter normalen
Belastungs,- bzw. Fahrverhältnissen ohne Schlupf oder Gleitung oder mit geringem
Schl-upf und bei stärkerer Belastung, wie z. B. Berganfahren des Fährzeuges, ohne
Veränderung des Anpressungsdruckes für die beiden Frilktionskörper, mit größerem
Schlupf oder größerer Gleitung mitgenommen wird.
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Durch die selbsttätige Drehzahlregelungseinrichtung gemäß der Erfindung
wirdes ermöglicht"daß .die Antriebs- oder Motorwelle auf Touren. bleiben kann, wenn
das Fahrzeug beispielsweise beim Überwinden von Steigungen oder anderen Fahrthindernissen
langsamer läuft. Die Antriebs- oder Motorwelle sinkt aber nicht -unter eine Mindest-#drehzahl,
und der Motor wird in seiner Kraftabgabe nicht herabgesetzt. Nur die angetriebene
Welle erfährt eine ihrer Belastung durch den erhöhten Fahrtwiderstand entsprechende
Drehzahlsenkung. Diese Wirkung kann wesentlich gesteigert werden durch Öffnungen,
Schlitze oder Rillen in den Friktionskörpern. Hierdurch werden zwei verschiedene
Effekte herbeigeführt. Der eine Effekt wied durch den Widerstandl dies. Öls verursacht
welches Säulen in den beiderseitigen öffnungen der Friktionskörper bildet und dem
Abschneiden einen Widerstand entgegensetzt, wenn die, Antriebswelle sich schneller
als die angetriebene Welle dreht. Wenn das Öl nämlich in eine schnelle Umdrellung
versetzt wird, nimmt es eine andere Konsistenz an. Es erhält eine gewisse Steifheit
oder Dicke und setzt jeder Forrnveränderung einen größeren Widerstand entgegen.
Der andere Effekt wird durch die Öffnungen oder Schlitze hervorgerufen, welch"-
eine turbinenartig,#e- Wirkung auslösen, wenn die Friktionskörper sich mit v-erschiedener
Geschwindigkeit drehen. Das ergibt eine gesteigerte Friktionswird«mg der ge#geneinandergedrückten
Friktionskörper.
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Die öffnungen oder Kanäle der Friltionskörper dienen gleichzeitig
zur öl-ung der Friktionskörper. Für bestimmte Zwecke kann eine mechanische Vorrichtung
vorgesehen werden, mit 4eren Hilfe ,der Kontakt zwischen den Friktionskörpern vom
Fahrersitz aus aufgehoben und wie-der hergestellt werden kann, um den Drehzahlwandler
gleichzeitig als Kupplung benutzen zu können, so daß eine sonst notwendige besondere
Kupplung in Fortfall kommen, kann.
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Es können auch mechanische Mittel vorgesehen wer-den, mit deren Hilfe
der federnde Anpressungsdruck der Friktionskörper gegeneinander auf die gewünschte
Stärke zur Erzfelung der jeweils erforderlichen Wirkung ein-gestellt werden kann.
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Anstatt je ein-es Friktionskörpers auf der Antriebswelle und
der angetriebenen Welle können auch mehrere Friktionskörper auf jeder der Wellen
befestigt wer-den.
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Um bei stärkerer Beanspruchung eine zu starke Erwärmung der Friktionskörper
und der dieselben umspülenden Flüssigkeit zu verhüten, kann ein Kühlungissystem
vorgesehen sein. Dieses kann z. B. darin bestehen, daß der ölbehälter von einem
Wasserbehälter umgeben wird, der,die Wärme mittels eines Rohrsystems an die Luft
ableitet.
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Die gegeneinander schleifenden Friktionskörper können aus verschiedenen
Materialien angefertigt sein, z. B. aus Stahl und Gußeisen oder Stahl und Bronze.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. i eine Ausführungsform des,
Drehzahlreglers mit Einstellvorrichtung für den Anpressungis,druck der FTiiktionsk.örper
in, Sekenansicht, zum Teil im Längsmittelschnitt, Abh.:2 eine Einzelheit der Einstellvorrichtung
aus Fig. i in Draufsicht, Abb. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen
von scheibenförmigen Friktionskörpern in Ansicht, Abb. 6 eine andere Ausführungsform
des Drehzahlreglers mit konischen Friktionskörpern im-Längsmittels-chnitt, Abb.
7 die Friktiongkörper im Querschnitt nach der Linie A-B der Abb.
6,
Abb. 8 und 9 einen konischen Friktionskörper nach Abh.
6 in Stirn- und Seitenansicht, Abb. io eine weitere Ausführungsform eines
konischen Friktionskörpers in Seitenansicht, Abb. ii bis 15 weitere Ausführungsformen
von.
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Drehzahlreglern im Längsmittelschnitt, Abb. 16 und 17 weitere Ausführungsformen
von konischen Friktionskörpern in Seitenansicht, zum Teil im Teilquerschnitt.
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Gemäß Abb. i ist auf 4er von dem Motor kommenden Antriebswelle i eine
runde Scheibe 2 be-
festigt und auf der angetriebenen, z. B. nach den Hinterrädern
des Fahrzeuges führenden Welle 3,
Kardanwelle od. dgl., eine runde Scheibe
4 als zusammenarbeitende Friktions'körper. Die Friktionskörper -2, 4 sind von einem
Gehäuse 5 umgeben, in welchem sich eine Flüssigkeit, wie z. B. vorzugsweise
Öl, befindet. Die Friktionsscheibe 4 wird durch eine Feder.7 gegendie Friktionsscheibe
2 ge-.drückt. -Die Feder 7 liegt mit einem Ende gegen einen auf der
Welle 3 befestigten Ring 8 an und mit dem anderen Ende gegen ein Rohr
g. Das Rohr 9 trägt eine Schneckenverzahnung iio, in welche ein Schneckenzahnrad
i i eingreift. Mittels der Kegelräder 12, 14, 15, i6,kann das Schneckenzahnraid
i i gedreht und 1dämit idas Rohr 9 vor- ader zurückbewegt werden, wodurch
die Friktionsscheibe 4 mehr oder wenig-er stairk oder auch gar nicht gegen die Friktionsscheibe
:2 gepreßt wird. Das Zahnrad 16 ist auf ein-er Welle 17 befestigt, welche in das
Innere des Fährzeuges, in die Nähe
des Fahrers geführt ist und von diesem
mittels der Kurbel iS gedreht werden 'kann.
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Abb.:2 zeigt, wie die Einstellvorrichtung 9, 2o in der Nähe
der Kurbel 18 beschaffen sein kann. Die Welle 17 ist durch eine runde, ortsfeste
Platte ig geführt. Die Kurbel iS trägt am Ende eine Handhabe2o und ein-en Zeiger:zi.
Auf der scheibenförmigen Platte ig sind einige Zeichen, z. B. A,
B, angebracht, auch können außerdem Strichmarken vorgesehen sein. Wird mittels
der Kurbel 18
der Zeiger 21 auf A gestellt,
so wird #die Friktionsscheibe 4 durch die Feder 8 fest gegen die Friktionsscheibe
2 gedrückt. Durch Einstellung auf die verschiedenen Strichmarken kann der gleichmäßige
Anpreßdruck der Friktionsscheiben:2, 4 durchdieFeder7größeroderkleinergemachtwerden.
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Wird der Zeiger 21 durch die Kurbel 18 auf B gestellt, so ist das
Rohr 9 so weit in von der Feder7 abgekehrter Richtung zurückbewegt, daß der
Anpressungsdruck zwischendenFriktionsscheiben 2, 4 ganz aufgehoben ist. Die Drehung
der Friktions-ZD scheihe 2 wird dann. nicht mehr auf die Friktionsscheibe 4 übertragen.
Dabei wird «eine besondere Kupplung erübrigt. Es kann in-dessen auch eine von dem
Drühzahlregler unabhängige Kupplung vorgesehen sein.
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Der Druck der Feder 7 wird so eingestellt, daß bei' stärkerer
Belastung der angetriebenen Welle 3,
z. B. bei Anfahren des Fahrzeuges oder
bei der überwindung von Steigungen, die Antriebswelle i sich schneller dreht als
die angetriebene Welle 3.
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Dadurch, daß die- Friktionskörper 2, 4 an allen Punkten gleichnfäBig
stark, gegeneinan(deirgiedrückt werden, wird eine ungleichmäßige Beanspruchung der
sich berührenden Flächen der Friktionskörper beim Anfahren oder Berganfähren verhütet.
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Die Friktionskörper 2, 4 werden mit Kanälen oder durchgehenden öffnungen-
an den einander zugewandten Flächen versehen, so daß sich zwischen diesen. Flächen
stets eine dünn,-- ölschicht befindet.
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Abb. 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele
der Friktionsscheiben 2, 4. Gemäß Abb. 3 befinden sich verschiedene Nuten 22 an
den Innenflächen, welche auch in der Abb. i angedeutet sind. Gemäß Abb. 4 sind die
Friktionsscheiben mit durchgehenden Löchern 23 und gemäß Abb. 5 mit
durchgehenden Schlitzen 24, :25, 26 versehen. Auf diese Weise bleibt auf
allen Stellen der Friktionsscheiben bei der Drehung eine Olschicht erhalten.
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Um ein größeres Mitnahmevermögen zu erzielen, empfiehlt es sich, den
Friktionskörpern eine konische Form, beispielsweise wie fn. Abb. 6 gezeigt,
zu geben. Auf der Antriebswelle i sitzt der Hohlkegel 2a und auf der angetriebenen
Welle 3 der Hohlkegel 4". Di#e einander zugewandten Flächen sind mit Nuten
28 und 2,9 versehen. Zweckmäßig wird vor dem Hohlkegel 2a ein sich mit ihm
drehender Propeller 3o angeordnet, welcher bei der Drehung der Antriebswelle i das
01 durch die Rillen oder Nuten :28 und 29 treibt. Die Pfeile zeigen die Richtung
der ölbewegung an. Abb. 7 ist ein Onerschnitt durch die Friktionskörper 2a
, 4" nach Linie A-B der Abb. 6. In der Stirnwand V des Hohlkegels
:2a befinden sich Offnungen 32 zum Durchlaß des öls (Abb.,&). Abb.
9 ist eine Seitena ansicht des kegelförmigen Friktionskörpers 4
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Anstatt 4er Anordnung eines Propellers können die Kegelmantelflächein der
konischen Friktionskörper 2a, 4a mit spiralförmigen Rillen versehen sein,
wie Abb. io# veranschaulicht, welche das 01
bei der Bewegung der kegeligen
Friktionskörper 2", 4a im Drehsinne des Pfeiles o in Richtung des Pfeiles
p durch die Kegelmantelrinnen treiben. Abb. i i zeigt die Anordnung eines
Propellers 34. vor zwei durchlochten Friktions-scheiben 2 und 4.
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Anstatt auf jeder Welle jeeinen Friktionskörper anzuordnen, können
auch mehrere Friktionskörper in. beliebiger Anzahl auf den beiden Wellen. angeordnet
werden. Nach der Abb. 12 befinden sich zwei Friktionsseheiben 34, 35 auf
der Antriebswelle i und zwei Friktionsscheiben 36, 37 auf der angetriebenenWelle
3. Die Abstände der Friktionsscheiben sind so bemessen, daß die Friktionsscheiben
36 und 3 7 gleichzeitig geigen, die Friktionosscheiben 314,
35 angedrückt werden.
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Um eine zu starke Erwärmung bei starker Friktionsbeanspruchung der
Friktionskörper zu verhüten, kann der ölbehälter 5 von einem mit Wasser gefüllten
Behälter 38 umgeben sein (Abb. J3), der die Erwärmung an die umgebende Luft
abgibt. Die Abkühlung kann durch beim Fahren entstehende Zugluft unterstützt wer-den.
Die Abkühlung kann auch durch ein an den ölbehälter angeschlossenes Rohrsystem unterstützt
werden.
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Abb. 14 zeigt eine gegenüber der Abb. 6 abweichende Anordnung
der l#:,onis,chen Friktionskörper 4,0, 41. Die Antriebswelle i trägt den Friktionshohlkörper
40 und die Welle 3 den Friktionskörper 41. Beide Friktionskörper 40, 41 sind
mit sichlitzförmiigen Durchbrechunglen 421, 43 versehen. Auf der Antriebswelle i
ist ein Propeller 44 angeordnet, welcher bei sein-er Drehung das 01 durch
,die öffnungen 42, 43 in, P#eilrichtung hindurchtreibt. Die Friktionskörper können
auch kalottenförtnig gestaltet sein.
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Abb. 15 zeigt im Schnitt eine Einrichtung, gemäß welcher der Federdiruck,
mit welchem der Friktionsk.örper 41 gegen den Friktionskörper 40 gedrückt wird,
justierbar ist und mit welcher außerdem die Zunahme des Friktionskörpers 41
ZUM Zwecke der Entkupplung der Wellen. i un-d'3 unabhängig von der Justierung
erfolgen, kann. Der Ring 8 und die Druckfeder 7 sind in einem. Gehäuse
46 untergebracht, das innen, mit einem Gewinde 47 versehen ist, in welchesein Körper
48 mit Außengewinde eingeschraubt ist. Durch Vor- oder Zurückschrauben des Körpers
48 kann, der Druck der Feder 7 auf das für die erstrebte Wirkung günstigste
Maß eingiestellt werden. Das Gehäuse 46 trägt außen eine Schneckenverzahnung 49,
mittels welcher es in ähnlicher Weise, wie es die Abb. i mit dem Körper
9 zeigt, zum Zwecke der Entfernung,der Friktionskörper voneinander vom Fahrersitz
aus in Richtung des Pfeiles n zurückbewe,-t werden kann. Bei der Zurückbewegung
des Gehäuses 46 legt sich die Wan#d 45 gegen den auf der Welle 3 festsitzenden
Ring 8 an und zieht bei der weiteren Rückbewegung den Friktionskörper 41
vom Friktionskörper 4o ab, Der Ring 8 und, die Feder7, wie auch die Vorrichtung
zum Spannen ,der- Feder 7, braudhen nicht von, einem Gehäuse 46, wie in Abib.
15 ',-ezeiigt-, umschloissen, sein; cs genügt eine Einrichtung, durch welche bei
der Bewegung irgendeines Teiles in Richtung n der Ring 8
von einem Anis,dhl##a"g
mit zurückbewegt wird. Die Übertragungsmerihanik in idas Innere !des Wagens
kann
indessien auch- in andexer Weise, wie in Abb. i gezeigt, beschaffen sein.
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Zweckmäßig kann mit dieser Einrichtung auch eine Vorrichtung zur Betätigung
der Fahrzeugbremse verbunden sein, derart, daß bei einer, Zurückbewegung des Körpers
48 in Richtung des Pfeiles n durch einen am (Gehäuse 46 befestigten Knaggen 5o ein
bei. 52 drehbarer Hebelarm 51 in Richtung des Pfeiles n bewegt wird, wodurch
die Bremse mittels entsprechender mechanischer Übertragungsmittel angezogen wird,
während sie durch die Zurückbewegung des Körpers 46 in die Ausgangsstellung wieder
gelockert wird. Die Einrichtung kann auch so, beschaffen sein, daß das Organ zur
Betätigung der Bremse als Ausgang dient und durch sie die Kupplung - oder
Entkupplung der Friktionsscheiben mitbewirkt wird.
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Abbi. a 6- zeigt den Friktionskörper 41 mit schlitzförmigen
Durchbrechungen 42 in Seitenansicht und im Teilquerschnitt und Alyh. 17 eine andere
Ausführung, bei welcher die Friktionskörper 4o und,4i lochartige Durchbrechungen
besitzen.