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Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge Gegenstand der Erfindung ist
eine Kupplungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit zu Beginn durch Fliehkraft gegen
den inneren Umfang einer Kupplungstrommel zur Anlage zu bringenden Kupplungsbacken
od. dgl., die einfach und billig herzustellen, nachträglich leicht an Stelle der
normalen Reibungskupplung in das Kraftfahrzeug einzubauen, zur Übertragung großer
Kräfte geeignet ist sowie neben weiteren Vorteilen ein geringes Gewicht hat, völlig
selbsttätig arbeitet und die guten Eigenschaften der Motorbremse, beispielsweise
für Gefahrenmomente oder beabsichtigte Schonung der Fußbremse, völlig erhält.
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Es ist bereits eine Reihe von Kupplungen bekannt, die ebenfalls unter
Ausnutzung der Fliehkraft und Reibung arbeiten, von denen jedoch keine allen genannten
Forderungen gerecht wird. Von diesen Kupplungen unterscheidet sich die Erfindung
in erster Linie dadurch, daß jede Kupplungsbacke mit je mindestens zwei Lenkern
derart in der Kupplung gelagert ist, daß sie bei einer Erhöhung der Tourenzahl des
Motors nach einem durch Fliehkraft erfolgten Anlegen an die Kupplungstrommel proportional
der zu- bzw. abnehmenden Drehgeschwindigkeiten der Kupplung bzw. des zu überwindenden
Widerstandes durch die Lenker unter Mitnahme der Kupplungstrommel mit dieser verkeilt
und mit sinkender Tourenzahl des Motors entsprechend entkeilt und dann wieder verkeilt
und unter die bremsende Wirkung des Motors genommen wird.
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.Nach der Erfindung sind mindestens zwei schwenkbare Kupplungsbacken
mit an ihrem Umfang angeordneten Reibungsflächen vorgesehen. Sie besitzen vorzugsweise
etwa die Form eines Halbkreises, der etwa in der Mitte einen leichten, unscharfen
Knick aufweist, wobei die durch diesen Knick gebildeten Viertelbacken mit' dem Radius
ihres
Außenumfanges dem Radius der inneren Anlegefläche der Kupplungstrommel entsprechen.
Die Backen weisen ferner im Profil einen T-förmigen Querschnitt auf.
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Vorteilhaft weist die Kupplung zwei Lenkerpaare auf, die je mit ihrem
einen Ende mit der Kupplungsbacke verbunden und mit ihrem anderen Ende um voneinander
getrennt und in immer gleicher Entfernung zum Umfang der Kupplungstrommel liegenden
Achsen verschwenkbar sind. Dabei sind zweckmäßig die Lenkerpaare ungleich lang und
die an einer Backe sitzenden Lenkerpaare jeweils parallel zueinander schwenkbar
angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein doppelarmiger,
um die Kupplungsachse drehbarer Hebel vorgesehen, dessen eines Ende gelenkig mit
dem an der einen Kupplungsbacke angreifenden Lenker und dessen anderes Ende gelenkig
mit dem an der zweiten Kupplungsbacke angeschlossenen Lenker verbunden ist. Das
andere Ende jeder Kupplungsbacke ist dabei über je einen Lenker mit dem treibenden
Teil der Kupplung in Verbindung.
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Die Lenker haben eine solche Lage und Gestalt, daß die mit ihnen verbundenen
Kupplungsbacken in der Ruhestellung (Leerlauf) etwa einen geschlossenen Kreis bilden,
dessen beide Kreishälften sich mit Beginn der Anfahrt durch die sich auswirkende
Fliehkraft etwas gegeneinander verschieben, wobei die Backen durch die Steuerwirkung
der Lenker bei einer Erhöhung der Tourenzahl des Motors mit etwa ihrer einen Hälfte
zur Anlage an die Kupplungstrommel gebracht werden (Beginn der Kupplung), so daß
diese schließlich in eine drehende Bewegung versetzt und dann mit der Kupplungsbacke
verkeilt wird (endgültige Kupplung). Durch die besondere Läge und Gestalt der Lenker
und Kupplungsbacken nehmen die letzteren bei der nach der Gaswegnahme eingetretenen
Entkeilung (Beginn der Entkupplung) eine gegenüber der Anfahrtstellung entgegengesetzte
Stellung ein, wobei ihre bisher nicht im Eingriff zur Trommel gestandenen Teile
ihrerseits infolge der sich wieder auswirkenden Fliehkraftsteuerung der Lenker erneut
mit der Kupplungstrommel zum Eingriff gebracht und schließlich verkeilt werden (erneute
Kupplung zur Motorbremsung).
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Die Anordnung der Kupplungsbacken und Lenker ist des weiteren so vorgenommen,
daß die Backen nach der völligen Gaswegnahme und entsprechender Verringerung der
Wagengeschwindigkeit durch Druckfedern, die der Fliehkraft entgegenwirken, schließlich
in die Anfangsstellung (Leerlauf) zurückgedrängt werden (Entkupplung).
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Alle Teile der Kupplung sitzen in einem Gehäuse; das um eine Hohlwelle
drehbar ist, die über die anzutreibende Getriebewelle geschoben und dadurch mit
ihr verbunden wird.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
.des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt Fig. I einen
Querschnitt durch Fig. 2 in Richtung A-A, Fig. 2 eine Ansicht der Fig. I nebst teilweisem
Schnitt bei gelöster Kupplung (Leerlaufstellung) in Richtung B-B gesehen, Fig. 3
einen Schnitt durch einen Lenkeranschluß nach Fig. 2 in Richtung C-C, Fig. 4 bis
7 schematische Darstellungen der verschiedenen Lagen der Kupplungsbacken im Leerlauf
(Fig. 4), Anfahrtstellüng (Fig. 5), volle Fahrtstellung (Fig. 6), volle Bremsstellung
(Fig. 7): Die Kupplung besteht aus einem Gehäuse I, das sämtliche Kupplungsteile
enthält und über die Kugellager B auf einer Hohlwelle 9 drehbar sitzt, die auf die
nicht dargestellte Getriebewelle geschoben und dabei durch die Nutverzähnung Io
mit ihr verbunden wird.
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Die Hohlwelle 9 ist fest mit der Kupplungstrommel I I verbunden bzw.
bildet ein Stück mit ihr. Die Kupplungstrommel II kann sich frei in der Kammer 4
drehen.
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Ferner ist ein doppelarmiger Hebel 18 vorgesehen, der vorteilhaft
über ein Kugellager IIo auf der Hohlwelle 9 drehbar sitzt und zwischen den beiden
Führungssegmenten 13 für die Kupplungsbacken 17 liegt. Die Führungssegmente 13 sind
fest mit einer im Gehäuse I liegenden Tragplatte 3 verbunden, welche an dem Gehäuse
I, z. B. an dem Gehäusedeckel 76, z. B. durch in die Bohrungen Io5 eingesetzte Schrauben
od. dgl., befestigt ist.
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Die Kupplungsbacken I7 haben, wie die Zeichnung erkennen läßt, T-förmigen
Querschnitt und fassen mit ihrem Steg in in den Führungssegmenten I3. befindliche
Schlitze I4.
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Wie Fig. 2 und 4 bis 7 zeigen, sind zwei Kupplungsbacken 17 von etwa
halbkreisförmiger Form vorgesehen, die auf ihrem Umfang Reibbeläge 16 aufweisen.
Die beiden Kupplungsbacken 17 zeigen etwa in der Mitte einen leichten., unscharfen
Knick I I I, durch welchen sie in gleiche Längen 17a und 17b geteilt sind. Die Lenker
2I, 8o sind vorteilhaft verschieden lang, beispielsweise sind die Lenker 21 länger
als die Lenker 8o. Sie sind gelenkig mit den Enden der Kupplungsbacken 17 verbunden,
wobei die an einer Backe 17 sitzenden Lenkerpaare 21 bzw. 8o jeweils parallel zueinander
schwenkbar angeordnet sind. Die Lenker 8o sind dabei über Gelenkbolzen 79 mit dem
Kupplungsbackenteil 17a und um je eine Gelenkstelle 15 drehbar mit den Führungssegmenten
13 verbunden.
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Die Lenker 21 sind über die Gelenkstellen 2o drehbar mit dem Kupplungsbackenteil
17b und außerdem über das Gelenk 29a mit den Enden der Arme des doppelarmigen Hebels
i3 verbunden. Vorteilhaft greifen die Lenker 21 in taschenförmige Ausnehmungen 22
der Arme des Hebels 18 ein, wodurch sich eine gedrängte Bauart ergibt, welchem Zweck
auch die im mittleren Teil der Führungssegmente 13 vorgesehenen Aussparungen 78
und der entsprechend eingezogene Mittelteil 77 der Kupplungstrommel i i dienen.
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Der doppelarmige Hebel 18 ist entgegen der Fliehkraft mittels der
Federn i9 abgefedert, so daß ein weiches Anlegen der Kupplungsbacken 17 an
die
Trommel gewährleistet ist. Die Federn I9 sind vorteilhaft in Aussparungen 107, 1o8
der Führungssegmente 13 und der Hebelarme 18 geführt.
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Vorteilhaft wird die Stärke der Federn I9 so gewählt, daß sie der
Tourenzahl des jeweils in Betracht kommenden Motors angepaßt ist. Man kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung jedoch auch in der Form auf jeden Motor einregeln, daß erforderlichenfalls
vor dem Einbau der Vorrichtung unter Verwendung gleicher Federn I9 eine oder mehrere
Paßscheiben Io9 in die Aussparungen 107 bzw. Io8 eingelegt werden.
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In den Stirnwänden der Führungssegmente 13 sind vorteilhaft elastische
Puffer 23, z. B. Gummipuffer, eingelassen, die das beim Ausrücken der Kupplung erfolgende
Zurückschwingen des Hebels 18 dämpfen.
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In Abweichung von der bisher beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführung kann unter Umständen auf den doppelarmigen Hebel 18 verzichtet werden.
Dann sind die an diesem Hebel angreifenden Lenker 21 drehbar und verschiebbar mit
den Führungssegmenten 13 oder der Tragplatte 3 oder beim Fehlen derselben mit dem
Gehäusedeckel 76 verbunden. Zu diesem Zweck fassen die Enden der beiden Lenker 21
mit einem Schlitz über je einen an den genannten Teilen befestigten Bolzen od. dgl.,
um den sie drehbar und gegenüber dem sie infolge der Schlitzanordnung verschiebbar
sind. Dabei können dann die Federn I9 zum Bremsen der Lenker 21 während des Ausschwingens
der Kupplungsbacken 17 dienen, wenn sie z. B. so angeordnet werden, daß sie an den
nicht mit den Kupplungsbacken 17 verbundenen Enden der Lenker angreifen. Beim Zurückschwingen
der Kupplungsbacken 17 und damit Zurückschieben der Lenker 21 dienen die Federn
I9 als Dämpfungspuffer.
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Die Führungen 13, die Kupplungsbacken 17 nebst Lenkern 21, 8o und
der doppelarmige Hebel 18 können gemeinsam mit der Tragplatte 3 aus dem Gehäuse
I herausgenommen werden, wodurch der Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Kupplung,
z. B. bei Reparaturen, leicht und schnell erfolgen kann. Abweichend von der dargestellten
Ausführung kann auch die Tragplatte 3 fehlen. Dann sind die Führungen 13 am Gehäusedeckel
befestigt, in den auch die Gelenkstellen 15 eingeschraubt sind, so daß die Führungen
13, die Lenker 21, 8o und der Hebel I8 zusammen mit dem Deckel 76 entfernt werden.
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Falls erwünscht, können im Kupplungsgehäuse I und in der Kupplungstrommel
I I Durchbrechungen 103, 104, Io6 vorgesehen sein, über die die Außenluft in die
Kupplung gelangt und sie kühlen kann.
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Die Kupplung arbeitet folgendermaßen: Das mit dem treibenden Teil,
vorzugsweise der Schwungscheibe des Motors, verbundene Kupplungsgehäuse I nimmt
bei seiner durch den Motor bewirkten Drehung (Pfeilrichtung in Fig. 2, 4 bis 7)
die Kupplungsbacken 17 über die Gelenkstellen 15 und die Lenker 8o mit. Infolge
der Fliehkraft bewegen sich die Kupplungsbacken nach außen, d. h. gegen den inneren
Umfang der Kupplungstrommel i i, die vorläufig noch stillsteht und über die Hohlwelle
9 mit der Getriebewelle verbunden ist. Bei dieser Bewegung der Kupplungsbacken 17
drehen sich die Lenker 8o um die unverrückbar mit den Führungssegmenten 13 und damit
auch mit dem Kupplungsgehäuse I verbundenen Gelenkstellen 15 ebenfalls nach außen,
während die Lenker 21 den doppelarmigen Hebel 18 mitnehmen und um die Hohlwelle
9 drehen. Infolge dieser Bewegung gehen die Kupplungsbacken 17 aus der kreisförmigen
Ruhestellung (Leerlauf) (Fig. 4) in den Beginn der Arbeitsstellung über, wobei sich
über die Lenker 8o ein Teil der Arbeitshälfte 17b zunächst weich gegen den inneren
Umfang der Kupplungstrommel anlegt. Die Kupplung steht in Eingriffstellung (Fig.
5).
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Mit weiter steigender Tourenzahl rücken bzw. rollen die anliegenden
Teile der Backenhälfte 17b entsprechend auf der inneren Trommelfläche ab, bis der
Widerstand der noch stehenden und mit dem Getriebe verbundenen Kupplungstrommel
überwunden ist, die Knickstelle I I I sich fest gegen die Trommel legt und nunmehr
die Reibwirkung zwischen der Backe und der Trommel sich auszuwirken beginnt. Mit
diesem Augenblick wird die Kupplungsbackenhälfte 17a an die Trommelwand angelegt
und beginnt sich mit dieser immer fester zu verkeilen, bis sich schließlich alle
Teile gleich schnell drehen. Hierbei ist mit Sicherheit jeglicher Schlupf in der
Kupplung unterbunden. Die Kupplung ist geschlossen (Fig. 6). Das Lösen bzw. Ausrücken
der Kupplung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge durch Herabsetzung der Tourenzahl
des Motors. Wird der Motor gedrosselt, dann verlangsamt sich die Drehgeschwindigkeit
des Kupplungsgehäuses I. Dieses Gehäuse ist also zurückgehalten. Damit werden auch
die Kupplungsbacken zurückgehalten. Außerdem läßt die Fliehkraft ebenfalls entsprechend
der Geschwindigkeitsabnahme nach. Das Fahrzeug behält aber noch die ihm erteilte
höhere Geschwindigkeit bei und dreht die Getriebewelle dementsprechend schnell vorwärts,
so daß sie sich also mit anderen Worten der plötzlichen, durch das Drosseln des
Motors bedingten Geschwindigkeitsverminderung widersetzt. Durch diese beiden entgegengesetzt
wirkenden Kräfte werden die Kupplungsbacken unter Aufhebung der Verkeilung nach
und nach von dem inneren Trommelumfang gelockert, bis gewissermaßen nur noch ein
kleiner Teil des Kupplungsbackenteiles 17a der Trommel anliegt. In diesem Augenblick
werden die Backen üben- die Lenker 21 von der sich noch weiter drehenden Trommel
in die entgegengesetzte Richtung gedrückt, wobei sich Teile ihrer Hälfte 17b an
die Trommelwandung legen. Infolge der Reibwirkung erfolgt dabei automatisch eine
neue Verkeilung, bei der sich jedoch jetzt die fallende Tourenzahl des Motors als
Motorbremsung auswirkt (Fig: 7). Läßt der Druck des Fahrzeuges soweit nach, daß
sich die Tourenzahl des Getriebes mit der Tourenzahl
des leer laufenden
Motors ausgleicht, dann lockert sich die Bremsverkeilung, so daß jetzt die Kupplungsbacken
I7 durch die Feder I9 in die Ruhestellung gedrückt werden (Fig. 4).
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die folgenden Vorteile
zu erzielen.
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Der Einbau der Kupplung kann leicht und einfach durch Austausch der
alten Kupplung bei jedem neuen oder in Betrieb befindlichen Personen- oder Lastwagen,
wie bei Zugmaschinen, Schleppern, Omnibussen, Dieselmotoren und Elektromotoren usw.,
vorgenommen werden. Hierbei muß lediglich die Vorrichtung der Schwungscheibe des
Motors angepaßt werden. Die Vorrichtung hat jeweils die gleiche Größe wie die bisher
verwandte Kupplung. Da die Kupplung völlig selbsttätig arbeitet, fällt das Kupplungsgestänge,
insbesondere der Fußhebel, fort, so daß vor allen Dingen Beinbeschädigten eine Fahrmöglichkeit
gegeben und jedem Fahrer das im Verkehr erforderliche Sicherheitsgefühl gestärkt
wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet völlig trocken, bedarf keinerlei
Wartung oder Schmierung und arbeitet nach dem Einbau so, daß eine Nachstellung oder
sonstige technische Veränderung ganz entfällt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt eine rotierende Kupplung dar,
die den Drehmomenten des Motors angepaßt ist, so daß eine natürliche Kraftübertragung
und vollste Ausnutzung der Motorleistung ermöglicht wird. Der Motor wird unter völliger
Trennung vom Getriebe in Gang gesetzt und ist .daher bei Kälte leichter in Betrieb
zu setzen. Dadurch wird eine wesentliche Entlastung der Batterie, eine Minderbeanspruchung
des Anlassers und ein sofortiges Anspringen des Motors gewährleistet. Der Motor
kann auch beim Anfahren nicht überbeansprucht werden, so daß kein Aufheulen des
Motors beim Anfahren auftritt.
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Bei leer laufendem Motor ist bei Kraftfahrzeugen ein geräuschloses
Durchschalten aller Gänge möglich, da .der Motor im Leerlauf automatisch vom Getriebe
getrennt ist. Beim Gasgeben schaltet sich die Kupplung nach der vor dem Einbau einmalig
vorgenommenen Einstellung auf die Motortourenzahl stets automatisch ein. Daher ist
ein Überlasten des Motors unmöglich, denn bei einer Überlastung löst sich die Kupplung
automatisch. Daher ist auch ein Abwürgen des Motors selbst bei eingeschaltetem Gang
unmöglich. Durch das automatische Kuppeln ergibt sich eine bemerkbare Kraftstoffersparnis.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt sich besonders vorteilhaft
im Stadtverkehr aus, da lediglich das Gaspedal und die Fußbremse zu bedienen sind.
Daher ist ein bequemes, ruhiges und deshalb sicheres Fahren gewährleistet. Beim
Halten des Wagens ist eine Herausnahme des Ganges nicht nötig. Während des Haltens
kann man den gewünschten Gang einschalten und erreicht dadurch eine sofortige schnelle
Startmöglichkeit.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein weiches Anfahren,
und zwar unabhängig von der Bodenbeschaffenheit und vom gewählten Gang. Sie verringert
des weiteren die Schleudergefahr beim Bremsen auf nasser und vereister Straße sowie
bei Gefahr. Dies wird dadurch erreicht, daß im Augenblick des Bremsens keine Trennung
von Motor und Getriebe erfolgen kann, daß also .der Motor auch beim plötzlichen
Bremsen immer betriebsfähig bleibt.
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Schließlich weist die erfindungsgemäße Kupplung noch den großen Vorteil
auf, daß die guten Eigenschaften der Motorbremse beispielsweise für Gefahrenmomente
oder beabsichtigte Schonung der Fußbremse völlig erhalten bleiben.
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Der Verschleiß an den Reibflächen ist praktisch unbeachtlich. Bei
durchgeführten Vergleichsversuchen, die sich über 15 ooo km in Stadt-, Überland-
und Geländefahrten unter verschiedenen Fahrern und äußerster Beanspruchung erstreckten,
konnte an den Reibflächen ein nur kaum meßbarer Verschleiß festgestellt werden.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Kupplung kann nicht nur für Kraftfahrzeuge
verwendet, sondern auch überall da benutzt werden, w o große Kraftübertragungen
erforderlich sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführung
beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle Abänderungen, die von ihrem Grundgedanken
und bzw. oder wesentlichen Merkmalen .derart Gebrauch machen, daß noch die erfindungsgemäße
Wirkung im ausreichenden Maße eintritt.