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Schaltvorrichtung für eine federbelastete Scheibenreibungskupplung
In der Antriebstechnik werden federbelastete Scheibenreibungskupplungen, deren Federsystem
in zwei stabile Lagen kippbar ist, z. B. Tellerringfedern, benutzt, bei denen die
Schaltkraft bei im wesentlichen konstantem Übersetzungsverhältnis auf die Kupplung
übertragen wird. Die erforderliche Schaltkraft ist jedoch in Abhängigkeit der Federcharakteristik
verschieden. Es muß daher als ein Nachteil der älteren Konstruktionen betrachtet
werden, daß sie ein konstantes Übersetzungsverhältnis in der Kraftübertragung haben,
weil bei Handbetätigung, insbesondere bei großen Kupplungen, der Schaltmechanismus
unpraktisch groß wird. Wenn statt der Handbetätigung ein Servomotor verwendet wird,
so muß dieser Motor für die größte erforderliche Kraft dimensioniert sein und ist
infolgedessen nicht ausgenutzt. Bei großen Kupplungen hat es sich als notwendig
erwiesen, besondere Torsionsfedern oder Dämpfungskolben zu benutzen, die die innere
Energie des Federsystems ausgleichen. Andernfalls würde. diese Energie beim Schalten
plötzlich freigegeben werden und so Stöße oder vorübergehend ein stärkeres Greifen
der Kupplung hervorrufen, als die Kupplung verträgt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung des Schaltmechanismus
von federbelasteten Scheibenreibungskupplungen, wodurch das Schalten weich vor sich
geht und gleichzeitig die verfügbare Handkraft oder Servomotorkraft gut ausgenutzt
wird. Ferner wird der Vorteil erzielt, daß derjenige Teil des Schaltmechanismus,
der von der Kupplung getragen wird, mit dem Rahmen in den Endstellungen nicht in
Berührung ist. Infolgedessen
ruft eine umgenaue Zentrierung keine
Vibrationen und keine unnötige Abnutzung der Kupplungshälften hervor. Ferner ist
die Vorrichtung nach der Erfindung durch große Einfachheit und sichere Funktion
gekennzeichnet und erfordert weniger Platz als früher bekannte Konstruktionen. Besondere
Dämpfungskolben od. dgl. sind entbehrlich.
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Die Schaltvorrichtung und das Federsystem der Kupplung sind im wesentlichen
gekennzeichnet durch eine Kulissenführung zwischen einem zur Kupplungsachse koaxialen
Drehkörper und einem Führungsanschlag des Federsystems, in die der Führungsanschlag
des Federsystems unmittelbar oder mittelbar eingreift, so daß bei einer Relativdrehung
des Führungsanschlages und der Kulissenführung das Federsystem von einer stabilen
Lage in die andere gekippt wird. Die Steigung der Kulisse ist so, daß die Schaltkraft
während des Schaltens bis zur stabilen Lage etwa gleichbleibt.
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In den Endstellungen ist die Kulissenführung so geformt, daß die Führungsanschläge
die Flanken der Kulisse nicht berühren. Bei Wechselkupplungen ist es in vielen Fällen
erwünscht, die Schaltvorrichtung in eine neutrale Stellung setzen zu können, wobei
beide Einzelkupplungen außer Eingriff sind. Dies wird auf einfache Weise dadurch
erreicht, daß die Kulissenführung zu beiden Seiten ihres Mittelteils etwas zurückschwenkt.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung erläutert und
werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Wechselkupplung mit der neuen Schaltvorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine abgewickelte Kulissenführung (vgl. den Schnitt X-X in Fig. I und
3); Fig. 3 erläutert in einem Diagramm die Änderung der Federkraft und der Verstellkraft
längs der Kulisse; Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform der Schaltvorrichtung.
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Die Kupplung I besitzt eine Doppelscheibe 2; zwischen deren Teilen
2a und 2b liegen die beeiden Reibscheiben 3 und 4. Die Reibscheibe 4 ist an der
Hohlwelle 5 und die Reibscheibe 3 an der inneren Welle 6 befestigt. Eine Druckplatte
7 kann in dem Raum zwischen den beiden Reibscheiben axial verschoben werden und
preßt entweder die eine oder die andere Reibscheibe an den einen oder den anderen
Teil der Doppelscheibe 2. Die erforderliche Druckkraft wird mittels einer Tellerringfeder
8 erzeugt, die dicht an die Druckplatte mit ihrem Umfang angreift und außerdem zwischen
den Kanten 9 und Io des Teils 2b und eines mit diesen verbundenen Ringes II beweglich
ist. Ferner ist die Tellerringfeder 8 au ihrem inneren Umfang mittels eines Verstellmechanismus
I2 axial verschiebbar, da sie in eine Umfangsnut eines Nabenringes I3 dieses Mechanismus
faßt. Infolgedessen zwingt eine Verschiebung dieses Nabenringes auch den Innenteil
der Feder dazu, ihm zu folgen.
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Der Nabenring I3 läuft mit der Kupplung um. Für diesen Zweck ist ein
Lager I4 zwischen ihm und dem eigentlichen Verstellglied angeordnet, das aus einer
Muffe I5 besteht, die an dem feststehenden Gehäuse I6 angebracht ist. Diese Muffe
ist mit einer Kulissenführung I7 (Fig. 2) versehen, in der die Zapfen I8 des Betätigungsringes
I9 sich bewegen. Diese Zapfen sind mit Rollen 2o ausgerüstet. Die Kulissenführung
hat eine solche Form, daß bei einer Drehbewegung des Betätigungsringes die Tellerringfeder
von einer Endlage über eine labile Mittellage in eine andere Endlage gekippt wird.
Der Betätigungsring I9 wird in bekannter Weise verdreht. Selbstverständlich kann
auch der drehbare Betätigungsring die Kulisse tragen und die feste Muffe den Zapfen
mit Rolle. Die Abwicklung der Kulisse nach Fig. 2 zeigt, wie die Vorrichtung während
des Verstellens der Kupplung arbeitet.
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Die Rolle 2o ist in ihrer Ausgangsstellung a0 angenommen, in der die
Druckplatte 7 die Reibscheibe 3 eingekuppelt hält. Wenn jetzt der Ring I9 in Richtung
des Pfeiles 2I gedreht wird, berühren die Kulissenwand und die Rolle 2o einander
etwa bei a1, wo die Krümmung der Kulisse beginnt, so daß die Druckscheibe 7 von
der Reibscheibe 3 abgehoben wird und die ganze Federkraft durch den Verstellmechanismus
aufgenommen wird. Während der weiteren Verschiebung von a1 nach a2 nimmt die Federkraft
mehr und mehr ab und nähert sich dem Wert o, der bei der Stellung a3 erreicht wird.
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Indem man die Nut mit sich ändernder Steigung, und zwar vorzugsweise
so ausführt, daß eine geringere Steigung einer größeren Federkraft und umgekehrt
eine größere Steigung einer geringeren Federkraft entspricht, wird eine Ausgleichung
der erforderlichen Verstellkraft leicht erreicht, die so einen ziemlich konstanten
Wert während des größten Teils der Verschiebung haben wird.
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In der Stellung a3 ist das Federsystem im labilen Gleichgewicht, wobei
die Druckplatte 7 in neutraler Stellung zwischen den beiden Reibscheiben steht.
Durch Vorsprünge 22 und 23 zu beiden Seiten dieser Stellung kann verhindert werden,
daß die Druckplatte diese neutrale Stellung von selbst verläßt.
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Wenn der Betätigungsring noch mehr gedreht wird, so daß die Rolle
2o auch über den Vorsprung 23 hinweggeht, so ist die Federkraft, die jetzt in entgegengesetzter
Richtung wirkt, bestrebt, den Antriebsring in derselben Richtung wie die Verstellkraft
zu treiben. Eine gewisse Dämpfung wird durch die Reibung zwischen Nut und Rolle
auftreten. Wenn die Stellung a4 erreicht worden ist, drückt sich die Druckplatte
mit voller Kraft gegen die Reibscheibe 4, und die Federkraft ist völlig von der
Verstellvorrichtung entlastet. Zu weiteren Drehbewegungen während der Stellung a5
wird die Rolle 2o völlig frei von der Kulisse, die zu diesem Zweck erweitert ist.
Der Vorteil dieser letzterwähnten Ausführungsform besteht darin, daß eine etwa vorhandene
Exzentrizität zwischen den umlaufenden Kupplungsteilen und der Muffe 15 nicht den
Betätigungsring beeinfiußt. Diese Verbesserung
zusammen mit der
weichen Verstell-Bewegung insbesondere beim Eingreifen der Druckplatte 7 gibt einer
Kupplung mit der beschriebenen Verstelleinrichtung eine erhöhte Lebensdauer gegenüber
früher bekannten Typen.
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Fig. 3 soll im Diagramm die am Betätigungsring aufzuwendende Verstellkraft
P in Abhängigkeit vom Weg l zeigen, wobei die Abwicklung des Weges nach Fig. 2 in
das Diagramm herunterprojiziert gedacht ist. Trotz stark wechselnder Federkraft
P1 bleibt hier dank der Eigenart der Kulissenführung die Verstellkraft P2 bis etwa
zur labilen Lage auf beiden Diagrammseiten etwa konstant.
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Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform des Verstellmechanismus. Das
Federsystem ist in einer bekannten Weise aus einer Anzahl von Schraubenfedern aufgebaut,
die nach verschiedenen Seiten ausknicken und so die erforderliche Druckkraft bewirken.
Ein Teil 24 ist gelenkig zwischen den zwei Augen des Halters 25 mittels des Zapfens
26 gelagert. Der obere gegabelte Teil des Teils 24 trägt drehbar das eine Ende der
Lasche 27 in dem Zapfen 28, während das andere Ende dieser Lasche drehbar an der
Druckplatte 7 durch den Zapfen 29 befestigt ist. Die Schraubenfeder 3o sitzt auf
einem zylindrischen Teil 31, der mit Zapfen 32 in den Pfannen 33 des Nabenringes
gelagert ist.
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Die Schraubenfeder wird durch den zylindrischen Bolzen 34 geführt,
der den unteren Teil des Gliedes 24 bildet und in diesem verschiebbar ist, um den
veränderten Abstand zwischen den festen Punkten der Feder während des Verstellvorganges
auszugleichen. Ähnlich wie eine Wechselkupplung läßt sich auch eine einfach wirkende
Kupplung nach der Erfindung aufbauen.