DE939310C - Wellenkupplung, insbesondere fuer mit Dieselmotoren betriebene Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Wellenkupplung, insbesondere für mit Dieselmotoren betriebene Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenkupplung, insbesondere für mit Dieselmotoren betriebene Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer elastisch nachgiebigen und einer unter einstellbarer Federspannung stehender Reibkupplung.
• Beim Antrieb eines Fahrzeuges durch eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine, entstehen durch die periodisch auftretenden Gasdrücke wie auch durch die Massenkräfte der hin- und herbewegten oder ungleichförmig rotierenden Motorteile Schwingungen, denen die zwischen dem Dieselmotor und den Triebrädern angeordneten Übertragungsglieder nicht zu folgen vermögen und daher in erzwungene Schwingungen geraten. Diese Schwingungen führen zu einer erhöhten Geräuschbildung und zu einem beträchtlichen Verschleiß der Übertragungsorgane, insbesondere der Zahnräder und Lager des Schaltgetriebes. Zur Unterdrückung bzw. Verminderung dieser Schwingungen ist bereits vorgeschlagen worden, zwischen der Brennkraftmaschine und dem Schaltgetriebe elastische, mit Reibungsdämpfern, z. B. mit Rutschkupplungen versehene und zu einer nicht lösbaren Kupplung zusammengebaute Federn vorzusehen. Diese Maßnahme hat sich bei Getriebeanordnungen, bei welchen das Schaltgetriebe achsgleich mit der Brennkraftmaschine liegt, durchaus bewährt. Hierdurch wird der tote Gang des Schaltgetriebes weitgehend beseitigt, so daß es praktisch geräuschlos arbeitet. Belastungsschwankungen, die infolge Ab- und Wiederankuppeln des Antriebsmotors zum Schalten des Wechselgetriebes auftreten, vermögen. die schwingungsgedämpften Federn zwar nicht zu kompensieren, jedoch ist deren Beseitigung auch nicht unbedingt erforderlich, weil die Schaltgetriebe so bemessen sind, daß sie diese ohne Schaden zu erleiden aufnehmen können. Bei Kraftmaschinen, bei denen das Schaltgetriebe aus baulichen Gründen nicht in der Verlängerung der Motorachse, sondern parallel oder senkrecht zu dieser liegt, sind im Kraftübertragungsweg vom Motor zum Schaltgetriebe besondere Triebe oder Getriebe, beispielsweise Kardanwellen, Winkelgetriebe od. dgl. erforderlich. Eine Anordnung von nicht lösbaren, mit schwingungsgedämpften Federn versehenen. Kupplungen, z. B. im Schwungrad der Brennkraftmaschine oder zwischen dieser und den Trieben bzw. Getrieben, kann zwar das tote Spiel und somit die Geräuschbildung sowie den Verschleiß dieser Organe, nicht aber die bereits erwähnten, bei unsachgemäßem Bedienen der lösbaren Kupplung auftretenden großen Drehmomente und deren Spitzen vermindern. Da diese Triebe, insbesondere die Getriebe derartigen Überbeanspruchungen nicht gewachsen sind, kann es leicht zu einem Bruch oder vorzeitigem Verschleiß derselben, insbesondere der Zahnräder und Lager kommen.
• Es ist auch schon eine Sicherheitskupplung bekanntgeworden, die aus einem elastisch nachgiebigen und aus einem Lamellenkupplungsteil besteht. Die elastische Nachgiebigkeit wird bei dieser Kupplung durch Stahlblattfedern erzielt, die zwischen ineinandergreifenden Mitnehmern der beiden Kupplungshälften angeordnet sind. Diese Stahlfedern vermögen jedoch Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude, wie sie vom Antriebsmotor von Kraftfahrzeugen auf die Triebe bzw. Getriebe übertragen werden, nicht zu dämpfen, weil Schwingungen von den Stahlblattfedern im wesentlichen nur durch ihre Reibung auf ihren Auflageflächen gedämpft werden und daher Kräfte, die wie im vorliegenden Falle kleiner als die zur Überwindung der Reibung der Federn erforderlichen sind, ungedämpft auf die Abtriebsseite der Kupplung übertragen werden. Somit vermögen derartige Kupplungen nicht die bei Kraftfahrzeugen von der Brennkraftmaschine hervorgerufenen Schwingungen zu dämpfen. Gerade aber bei diesen ist die Beseitigung der Schwingungen zur Vermeidung einer übermäßigen Geräuschbildung und eines erhöhten Verschleißes der Triebe bzw. Getriebe von besonderer Bedeutung.
• Ein weiterer Mangel der Stahlfederanordnung ergibt sich bei einem Lastwechsel, wie er gerade im Kraftfahrzeugbetrieb sehr oft vorkommt. Während bei der Belastung der Kupplung in einer Drehrichtung die in dieser Richtung vorn liegenden Flächen der Mitnehmerzähne der antriebsseitigen Kupplungshälfte die ihnen anliegenden Blattfederenden auf ihre Auflagefläche pressen und hierbei flachdrücken, wodurch sich das andere Blattfederende von seiner Auflagefläche abhebt, findet bei einem Lastwechsel ein schlagartiger Wechsel im Aufdrücken und Abheben der Blattfederenden statt, der nicht nur zu einer erheblichen Geräuschbildung, sondern auch zur Ausübung harter Schläge auf die btriebsseitige Kupplungshälfte bzw. Übertragungsorgane, insbesondere Triebe bzw. Getriebe führt.
• Außerdem sind diese Dämpfungsvorrichtungen teuer sowie platz- und wartungsbedürftig, ganz abgesehen davon, daß beim Bruch einer Feder auch die übrigen in Mitleidenschaft gezogen werden.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wellenkupplung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die nicht nur die durch den ungleichförmigen Lauf der Brennkraftmaschine bedingten Drehmomentschwankungen, sondern auch die beispielsweise durch unsachgemäßes Bedienen der lösbaren Kupplung oder aus anderen Gründen entstehenden Drehmomente und deren Spitzen aufnimmt und von den Trieben bzw. Getrieben fernhält.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur schwingungs- und stoßdämpfenden Verbindung der Motorwelle mit einem zwischen ihr und einer oder mehreren ungleichachsig verlaufenden Kraftübertragungswellen angeordneten Winkel- oder Paralleltrieb bzw. Getriebe der elastisch nachgiebige Kupplungsteil säulenartige, in an sich bekannter Weise nicht vorgespannte Gummielemente als Zwischenglieder zwischen der abtriebsseitigen Kupplungshälfte und einer mit ihr gleichachsig angeordneten Kupplungsscheibe aufweist und zur Erzielung einer kurzen Baulänge der Reibkupplungsteile als mit Reibbelägen versehene Einscheibenkupplung ausgebildet und mittels eines auf sie durch den Druck von leicht einstellbaren Federn einwirkenden Druckringes kraftschlüssig mit der anderen Kupplungshälfte verbunden ist.
• Durch diese Maßnahmen wird nicht nur eine Überlastung der Triebe und Getriebe mit Sicherheit vermieden, sondern auch ihr totes Spiel beseitigt und hierdurch ein geräuscharmer Gang erzielt. Denn in den Gummielementen werden die durch die Schwingungen hervorgerufenen Kräfte in Formänderungsarbeit umgesetzt, gelangen daher nicht oder infolge der inneren Reibung des Gummis nur stark gedämpft auf die Abtriebsseite der Kupplung. Ferner weisen die Gummielemente keine Abnutzung auf, da sie keine aufeinander gleitenden Teile haben und daher auch keiner Schmierung und Wartung bedürfen. Ein weiterer Vorteil der Wellenkupplung ist darin zu sehen, daß die Kupplungsteile übersichtlich angeordnet und von außen leicht zugänglich und kontrollierbar sind.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. I einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß mit elastischen Zwischengliedern und einer Rutschkupplung versehene Wellenkupplung, Abb. 2 einen Teilschnitt durch die Wellenkupplung mit den elastischen Zwischengliedern ün.d deü Anschlägen zur Begrenzung der Verdrehbewegung derselben, Abb.3 getrennte Anordnung der elastischen Zwischenglieder und der Rutschkupplung. Unmittelbar hinter der als Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges dienenden Dieselbrennkraftmaschine oder auch im Schwungrad derselben -ist im Kraftübertragungsweg zum Schaltgetriebe die erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung angeordnet. Sie besteht aus der als Scheibe ausgebildeten antriebsseitig angeordneten Kupplungshälfte I und der abtriebsseitig vorgesehenen Kupplungshälfte2. Erstere, die auch als Schwungscheibe ausgebildet sein kann, ist mit ihrer Nabe auf der Motorwelle 3 befestigt, während die Kupplungshälfte 2 mit ihrer Nabe auf einer zu einem Stirnzahnräder- oder Winkelgetriebe führenden Kraftübertragungswelle 4 sitzt. Die Kraftübertragungswelle 4 kann auch als Kardanwelle ausgebildet sein, so daß die Stirnrad- oder Winkelgetriebe entfallen können. Am Außenrand der Kupplungshälfte I ist ein kurzer zylindrischer Ansatz 5 vorgesehen, an dem eine Ringscheibe 6 angeschraubt ist, in deren den Ansatz nach innen ringförmig überragenden Teil mehrere auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Federgehäuse 7 einstellbar eingeschraubt sind. Diese dienen zur Aufnahme von Federn 8, die sich mit einem Ende im Federgehäuse 7 und mit dem anderen Ende in einer jeweils zylindrischen Ausnehmung 9 eines Druckringes Io abstützen. Zwischen der Ringscheibe 6 und der Innenfläche der Kupplungshälfte I ist eine mit Reibbelägen II versehene Kupplungsscheibe I2 vorgesehen, die durch die Federn 8 über den Druckring Io gegen die Innenfläche der Kupplungshälfte I gepreßt und von ihr bei deren Drehung kraftschlüssig mitgenommen wird. Die Kupplungsscheibe I2 ist durch mehrere, gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Gummielemente I3 mit der Kupplungshälfte 2 verbunden. Die Gummielemente I3 sind hyberboloidförmig gestaltet und weisen auf ihren Stirnflächen aufvulkanisierte Metallscheiben I4 auf, die einerseits mit der Kupplungscheibe I2 und andererseits mit der Kupplungshälfte 2 durch Befestigungsschrauben I5 verbunden sind. Durch die Ungleichförmigkeit des Motordrehmomentes werden die Gummielemente I3 auf Schub beansprucht, wobei sich die Kupplungsscheibe I2 und die Kupplungshälfte 2 elastisch gegeneinander verdrehen. Zur Begrenzung dieser gegenseitigen Verdrehung ist auf der Kupplungsscheibe I2 ein Anschlag I6 vorgesehen, der in einen durch eine Ausnehmung I7 gabelförmig gestalteten Anschlag I8 mit einem die maximale Verdrehung der Kupplungsscheibe I2 gegen die Kupplungshälfte 2 zulassendes Spiel eingreift. Um die Befestigungsschrauben I5 nicht auf Schub zu beanspruchen, ist auf der freien Stirnfläche der Metallscheiben I4 je ein zentral angeordneter zylindrischer Ansatz I9 vorgesehen, der in die Öffnung eines zylindrischen Ringes 2o eingreift, der in einer die Gewindebohrung der Befestigungsschrauben 15 konzentrisch umschließenden zylindrischen Ausnehmung 2I spielfrei sitzt. Der bei der elastischen Verdrehung der Kupplungsscheibe 12 gegenüber der Kupplungsscheibe 2 auftretende Schub wird vom Ring 2o bzw. dem Ansatz I9 aufgenommen, während die Befestigungsschraube I5 frei von Schubbeanspruchung bleibt. Durch den elastischen Ausgleich der periodischen Motordrehmomente wird ein übermäßiges Zahnrädergeräusch der Getriebe und des Schaltgetriebes sowie ihr vorzeitiger Verschleiß vermieden,. Größere Drehmomente, wie sie beispielsweisebeim unsachgemäßen Bedienen. der lösbaren Kupplung auftreten, werden durch Gleiten der als Rutschkupplung dienenden Kupplungsscheibe 12, von der Wellenkupplung aufgenommen und daher von den Trieben. bzw. Getrieben ferngehalten., um eine Beschädigung derselben zu verhindern. Zu diesem Zweck wird die Federvorspannung der Rutschkupplung der Wellenkupplung so. eingestellt, daß sie, beispielsweise bei dem 1,7- bis 2fachen. des normalen Drehmomentes, gleitet, während die lösbare Hauptkupplung so eingestellt wird., daß sie erst bei etwa dem 3fachen Normaldrehmoment wirksam wird.
• Wie Abb. 3 zeigt, können die Gummielemente 13 auch in größerem Abstand von der Rutschkupplung vorgesehen und zwischen der Kuppungshälfte 2 und einer Gegenscheibe 23 angeordnet werden, die mit der Kupplungsscheibe i2 durch eine Drehstabfeder 22 verbunden ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, da.ß die Gummielemente 13 zu ihrer überwachung oder Auswechslung leicht zugänglich sind und die Drehstabfeder 22 zum weiteren Ausgleich der periodisch schwankenden Motordrehmomente wirksam beiträgt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wellenkupplung, insbesondere für mit Dieselmotoren betriebene Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem elastisch nachgiebigen und einem unter einstellbarer Federspannung stehendem Reibkupplungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß zur schwingungs- und stoßdämpfenden Verbindung der- Motorwelle (3) mit einem zwischen ihr und einer oder mehreren ungleichachsig verlaufenden Kraftübertragungswellen (q.) ange ordneten Winkel- oder Paralleltrieb bzw. Getriebe der elastisch nachgiebige Kupplungsteil säulenartige, in an sich bekannter Weise nicht vorgespannte Gümm:ielemente (i3) als Zwischenglieder zwischen der ab@triehsseitigen Kupplungshälfte (2) und einer mit ihr gleichachsig angeordneten Kupplungsscheibe (i2) aufweist und zur Erzielung einer kurzen Baulänge der Reibkupplungsteile als mit Reibbelägen (il) versehene Einscheibenkupplung ausgebildet und mittels eines auf sie durch den Druck von leicht einstellbaren Federn (8) einwirkenden Druckringes (io) kraftschlüssig mit der anderen Kupplungshälfte (i) verbunden ist.
2. 2. Wellenkupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenglieder Gummielemente (i3) an, sich bekannter Hyperboloidforrn mit auf den Stirnflächen. aufvulkanisierten Metallscheiben (i4) verwendet werden, derart, daß jedes Gummielement mit einer Metallscheibe auf der Kupplungsscheibe (i2) und mit der anderen Metallscheibe auf der den Federn (8) gegenüberliegenden Kupplungshälfte (2) verschraubt ist.
3. 3. Wellenkupplung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB auf den freien Stirnflächen der Metallscheiben (14) jeweils ein zentral angeordneter zylindrischer Ansatz (i9) vorgesehen ist, der in eine konzemr trisch zur Bohrung der Befestigungsschrauben (15) liegende zylindrische Ausnehmung (21) in der Kupplungshälfte (2) bzw. Kupplungsscheibe (12), oder in die Öffnung eines in der Ausnehmung angeordneten Ringes (2o) spielfrei hineinragt, um Schubbeanspruchungen von den Befestigungsschrauben fernzuhalten.
4. 4. Wellenkupplung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fedexn (8) in an sich bekannter Weise in Federgehäusen (7) angeordnet sind, die in einer vorzugsweise an der antriebsseitigen Kupplungshälfte (i) befestigten Ringscheibe (6) cinschraubbar ausgebildet sind, derart, da13 beim Einschrauben der Federgehäuse die Druckfedern gespannt werden.
5. 5. Wellenkupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Kupplungshälften (1, 2) im Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen diesen eine Drehstabfedereinrichtung vorgesehen ist, derart, daß die vorzugsweise an der abtriebsseitigen Kupplungshälfte (2) angeordneten Gummielemente (13) mit ihrem anderen Finde an. einer kreisförmigen Gegenscheibe (23) befestigt sind, die durch die Drehstabfeder (z2) mit der Kupplungscheibe (12) verbunden ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr.633 120, 429.536 530 537, 675 587, 692 762, 573 589; französische Patentschrift Nr. 823 223; österreichische Patentschrift Nr. 157 891.