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Kupplung für Motoren, insbesondere für Krafträder und Fahrräder mit
Hilfsmotor Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Motoren, insbesondere für Krafträder
und Fahrräder mit Hilfsmotor, bei welcher mittels eines in der Achslinie der Antriebswelle
senkrecht zu dieser in der Abdekkappe gelagerten abgeflachten Schwenkbolzens zwecks
Auskuppelns der auf der Antriebswelle befindlichen Kupplung ein axialer Druck auf
den frei fliegenden Kupplungskopf ausgeübt wird. Soweit es sich um Antriebsmotoren
für Krafträder und um Hilfsmotoren für Fahrräder handelt, haben solche Kupplungen
in erster Linie den Zweck, beim Anfahren mit ausgeschalteter Kupplung den Motor
anlaufen zu lassen und dann erst die Kupplung einzuschalten. Dies geschieht bei
Krafträdern und Fahrrädern mit Hilfsmotor vielfach mittels eines von der Lenkstange
aus auf einen Schwenkbolzen einwirkenden Seilzuges. Bei den bisher bekannten Kupplungen
hat es sich unter anderem als nachteilig herausgestellt, daß bei der Kraftübertragung
mittels des Schwenkbolzens die Kräfte nicht in einer wünschenswerten Weise axial
auf die mit der Kupplung versehene Antriebswelle übertragen werden, sondern die
Kraftübertragung in der Weise erfolgt, daß leicht ein Ecken der Kupplungsscheiben
bzw. des in der zugehörigen Bohrung der Kupplungswelle geführten frei fliegenden
Kupplungskopfes eintritt, wodurch die sichere Betriebsweise der Kupplung nachteilig
beeinflußt wird. Dieser Nachteil ist insbesondere bei einem Motor für ein Moped
störend, da dort die relativ kleine Kupplung in ihrer Ausführung nicht so robust
bzw. verwindungssteif ist, daß sie auch Kräfte, die nicht in ihrer Achsrichtung
verlaufen, sicher auffangen kann. Eine zusätzliche
Lagerung der
Kupplungswelle im Kupplungsgehäuse oder ein zusätzliches Drucklager zur Aufnahme
der Reibungskraft verbietet sich sowohl aus Gründen der Raum- als auch der Kostenersparnis.
Es ist unerwünscht, daß die Kupplungsanordnung gerade in der Richtung der Kupplungswelle
ein größeres Maß einnimmt, weil dadurch die bei einem Moped vorhandenen Pedale einen
größeren Abstand voneinander bekommen. Dies bedeutet für den Mopedfahrer eine unbequemere
Beinstellung. Hinzu kommt noch, daß der frei fliegende Kupplungskopf eine erhebliche
Umlaufgeschwindigkeit besitzt, so daß bei außermittigem Engriff des abgeflachten
Schwenkbolzens eine Reibungskraft entsteht, die den frei fliegenden Kupplungskopf
in erlieblichem- Umfang vorzeitig verschleißen läßt. Außer einem relativ komplizierten
Aufbau besitzen die bekannten Kupplungsarten noch den Nachteil, daß sie mit einer
Hebelübersetzung arbeiten. Dies bedingt einerseits in nachteiliger Weise eine entsprechend
große Baulänge der gesamten Anordnung in Richtung der Antriebswelle.
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Andererseits muß hierbei beim Betätigen des Kupplungshebels ein entsprechend
großer Weg zurückgelegt werden, ein Umstand, der für den Fahrer sehr unbequem ist,
weil er die Hand unnötig weit strecken muß.
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Diese Hebelübersetzung läßt sich auch nicht immer durch Ändern einer
anderen, außerhalb der Kupplung liegenden Übersetzung ausgleichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere die geschilderten
Nachteile der bisher bekannten Kupplungen der hier in Betracht kommenden Art auszuschalten.
Es soll eine Kupplung für Motoren, insbesondere Krafträder und Fahrräder mit Hilfsmotoren,
geschaffen werden, die einen außerordentlich einfachen und raumsparenden Aufbau
besitzt. Diese Raumersparnis soll sich insbesondere in der Richtung der Kupplungswelle
auswirken. Die Kupplungskraft soll praktisch in der Achsmitte der Kupplungswelle
bzw. des dort gelagerten frei fliegenden Kupplungskopfes angreifen, damit keine
Relativbewegung zwischen der Kupplungswelle bzw. -dem frei fliegenden Kupplungskopf
und den die Kupplungskraft übertragenden Mitteln stattfindet. Eine Hebelübertragung
innerhalb der Kupplung soll vermieden werden, damit der durch die Spannweite der
Hand begrenzte Schaltweg in günstigster Weise ausgenutzt wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß bei
der bereits angegebenen Kupplungsbauart sich zwischen dem abgeflachten Schwenkbolzen
und dem Kupplungskopf ein lediglich der Druckverteilung dienender, senkrecht zur
Achsrichtung verlaufender, schwenkbar gelagerter Flachstab befindet. Vorteilhafterweise
kann hierbei der druckverteilende Flachstab mit seinem oberen abgekröpften Ende
in eine Aussparung der Abdeckkappe greifen, wo er mittels einer Druckfeder gehalten
wird.
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Diese Art der Anordnung des genannten Flachstabes zwischen dem abgeflachten
Schwenkbolzen und dem Kupplungskopf erfordert in der Achsrichtung der Kupplungswelle
praktisch keine Vergrößerung des Kupplungsgehäuses. Dabei wird der Kupplungsdruck
praktisch genau in der Mitte des Kupplungskopfes auf diesen übertragen, d. h., es
liegt keine Relativbewegung zwischen diesem Flachstab und dem Kupplungsglied vor.
Dies bedeutet; daß die auftretende Erwärmung zwischen diesen. beiden Teilen auf
das geringstmögliche Maß herabgesetzt wird, ein Umstand, der deshalb wichtig ist,
weil gerade dieser Kupplungskopf besonders hohen Beanspruchungen ausgesetzt ist
und eine zusätzliche Erwärmung des Kupplungskopfes deshalb besonders schädlich ist.
Auch wird das Hineinarbeiten der auf und ab gleitenden Kante des abgeflachten Schwenkbolzens
in den rotierenden frei fliegenden Kupplungskopf vermieden.
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Von dem abgeflachten Schwenkbolzen wird die Kupplungskraft über diesen
Flachstab unmittelbar, d. h. praktisch ohne eine spürbare Hebelübersetzung, übertragen.
Die axiale Übertragung der Kupplungskraft verhütet auch, daß die Kupplungswelle
oder aber der frei fliegende Kupplungskopf irgendwelchen Verkantungen ausgesetzt
wird. Die Kupplung gemäß der Erfindung gestattet ein weiches, kraftsparendes Kuppeln,
wobei die z. B. ein Moped oder ein ähnliches Fahrzeug fahrende Person eine bequeme
Sitzlage bzw. Beinstellung einnehmen kann. Die Pedale lassen sich nämlich auf den
geringstmöglichen Abstand zueinander bringen. Dadurch, daß dieser druckverteilende
Flachstab mit seinem oberen abgekröpften Ende in einer Aussparung der Abdeckkappe
mittels einer Druckfeder gehalten wird, ist eine außerordentlich wirtschaftliche
Herstellungsmöglichkeit gegeben. Die Aussparung in der Abdeckkappe kann beim Spritz-
oder Gießvorgang von vornherein vorgesehen sein und bedarf keinerlei Bearbeitung.
Wird die Abdeckkappe von dem Kupplungsgehäuse entfernt, dann befindet sich der Flachstab,
durch die Druckfeder gehalten, in der Abdeckkappe.
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Der Kupplungskopf liegt dann völlig frei und kann, wenn nötig, bequem
ausgewechselt werden. Es ist zwar eine Vielzahl von Kupplungsanordnungen bekannt,
bei welchen mittels eines Hebels die Kraft auf die zu betätigenden Kupplungsteile
übertragen wird. Diese Anordnungen beziehen sich aber einerseits nicht auf die hier
in Betracht kommende Kupplungsbauart. Diesen vorbekannten Kupplungsanordnungen liegt
andererseits auch nicht die gleichfalls vorstehend beschriebene Aufgabe der Erfindung
zugrunde, nämlich bei einer geringstmöglichen Raumbeanspruchung für eine einwandfreie
Übertragung der Betätigungskraft für die Kupplung in Achsrichtung der Kupplung Sorge
zu tragen. Aber auch in ihren Merkmalen weichen diese vorbekannten Kupplungsanordnungen
von den Lösungsmitteln der Erfindung ab. Sowohl die vom Gegenstand der Erfindung
abweichende Ausgestaltung der vorbekannten Anordnungen als auch ihre Funktion, d.
h. der dabei notwendige Schaltweg, erfordern einen Raumbedarf, welcher die Außenmaße
einer solchen Kupplung - in Achsrichtung betrachtet - sehr erheblich
vergrößert.
Dies steht aber gerade im Widerspruch zur Aufgabenstellung der Erfindung. Im Gegensatz
zur Erfindung haben die vorbekannten Einrichtungen auch durchweg einen komplizierten
Aufbau, was sich nachteilig sowohl auf den Preis als auch auf die Betriebssicherheit
einer derartigen Kupplung auswirkt. Insbesondere für eine Kupplung bei Mopeds sind
die vorbekannten Ausführungsformen nicht brauchbar. So wird z. B. bei einer der
bekannten Ausführungsformen vorgeschlagen, in dem Kupplungsgehäuse selbst eine mit
Nocken versehene Welle zu lagern, die über Kugellager die einzelnen Kupplungen betätigen.
Diesem Vorschlag ist weder ein in der Achsebene der Antriebswelle angeordneter,
abgeflachter Schwenkbolzen zu entnehmen, noch ist ein solcher in einer Abdeckkappe
der Kupplung gelagert. Schließlich ist auch kein frei fliegend angeordneter Kupplungskopf
vorhanden. Zu jeder Schaltung eines Ganges gehören dabei zwei Federn und zwei Nocken,
die neben der Kupplungswelle gelagert sind. Die Kupplungswelle selbst ist beidseitig
gelagert, wodurch sich eine unerwünscht große Baulänge ergibt. Eine einwandfreie
gleichmäßige Kraftübertragung ist hier allein schon auf Grund der beidseitigen Anordnung
der Federn nicht möglich. Zum anderen bedingt die Vielzahl von Federn und Nocken
einen erheblichen Mehraufwand, der sich insbesondere bei einer Kupplung für ein
Moped sowohl aus preislichen als auch aus betrieblichen Gründen nicht verantworten
läßt.
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Eine weitere bekannte Bauart beschreibt zwei Scheiben, zwischen denen
sich ein bremsschlüsselähnlicher Nocken befindet, der über einen im Gehäuse gelagerten
Winkelhebel betätigt wird. Auch hier ist weder ein in der Achsebene der Antriebswelle
gelagerter abgeflachter Schwenkbolzen vorgesehen noch ein lediglich der Druckverteilung
dienender Flachstab. Der Nocken ist nach dieser Bauart außerhalb der Achsrichtung
der Antriebswelle angeordnet, so daß auch hier in nachteiliger Weise eine der genannten
Scheiben die Kupplungskraft unter Hebelwirkung auf den Kupplungskopf überträgt.
Die genannte Hebelwirkung bedingt eine entsprechende nachteilige Vergrößerung der
Baulänge des Aggregates in Richtung der Antriebswelle. Dieser Nachteil wird noch
dadurch verstärkt, daß hier notwendigerweise zwei Scheiben und eine Stellschraube
vorgesehen werden müssen, welche ebenfalls einen entsprechenden Raum in Achsrichtung
beanspruchen. Der hierbei erforderliche lange Schaltweg bedingt eine entsprechend
lange Zeit beim Betätigen der Kupplung. Bei gleichen Betätigungsgeschwindigkeiten
spricht also die Kupplung nach der bekannten Bauart später an als die Kupplung nach
der Erfindung, was sich nachteilig auf die Verkehrssicherheit des Fahrzeuges auswirken
kann.
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Bei dieser bekannten Kupplungsanordnung ist auch kein frei fliegender
Kupplungskopf vorgesehen, sondern beim Auskuppeln wird die gesamte Abtriebswelle
einschließlich des Abtriebskettenrades verschoben. Dieses fluchtet bei ausgekoppelter
Kupplung nun nicht mehr mit dem Kettenrad des Antriebsrades, so daß die Kette in
ungünstiger Weise beansprucht wird. Im übrigen weist die vorgenannte Kupplung bedeutend
mehr Einzelteile als die Kupplung nach der Erfindung auf. Dies ist nachteilig sowohl
hinsichtlich des Gestehungspreises als auch hinsichtlich der Betriebssicherheit
des Fahrzeuges.
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Es ist auch eine Kupplungsanordnung bekanntgeworden, bei welcher über
einen im Kupplungsgestell gelagerten Winkelhebel ein gabelförmig ausgebildeter Hebel,
der ebenfalls im Kupplungsgestell gelagert ist, verschwenkt werden kann. Dieser
gabelförmige Hebel drückt mit seinen beiden Gabelscheiden links und rechts der Kupplungswelle
auf das vorgesehene Drucklager. Bei dieser bekannten Anordnung ist also unbedingt
ein gemäß der Erfindung nicht erforderliches Drucklager notwendig. Würde man auf
das Drucklager verzichten, so ergibt sich eine höchst unerwünschte Relativbewegung
zwischen den Gabelscheiden und dem Kupplungskopf, die zur Erwärmung führt.
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Schließlich ist noch eine Kupplungsanordnung bekannt, bei der im Inneren
der Abdeckkappe ein Druckbolzen gelagert ist, der axial auf den frei fliegenden
Kupplungskopf einwirken kann. Der Druckbolzen muß hierbei an seinen beiden Enden
einwandfrei gelagert sein, und seine Bewegung erfolgt über eine Nockenscheibe, die
in eine Aussparung des Druckbolzens eingreift. Dieser Aufbau ist ganz wesentlich
komplizierter und fertigungstechnisch schwieriger als derjenige nach der Erfindung
und erfordert insbesondere durch die doppelseitige Lagerung des Druckbolzens eine
unerwünschte, entsprechend größere Baulänge des Kupplungsgehäuses in Richtung der
Kupplungswelle.
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Es ist wesentlich, daß bei der Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung
alle diese Nachteile, die bei den einzelnen bekannten Kupplungsanordnungen in der
einen oder in der anderen Richtung zu finden sind, mit einem ganz besonders einfachen
Mittel behoben werden, nämlich allein durch die Anordnung eines druckverteilenden
Flachstabes zwischen dem abgeflachten Schwenkbolzen und dem frei fliegenden Kupplungskopf.
Dies bedeutet, daß die übliche Bauart der Kupplung in keiner Weise geändert oder
ergänzt zu werden braucht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
und zwar zeigt Fig. i die Kupplungsanordnung im Längsschnitt und Fig. z den Schwenkbolzen
mit dem druckverteilenden Flachstab und dem frei fliegenden Kupplungskopf gemäß
Fig. i in vergrößertem Maßstab.
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Auf der Antriebswelle i befindet sich die Antriebsscheibe 2 für einen
Keilriemen, um die Motorkraft z. B. auf das Hinterrad eines Fahrrades mit Hilfsmotor
zu übertragen. Auf der Antriebswelle i befinden sich ferner die beiden Kupplungsscheiben
3 und 4.. Die Kupplungsscheibe 3 ist mit Bolzen 5 und 6 versehen. Unter Zwischenschaltung
von
Federn 7 und 8 sind die Außenenden der Bolzen 5 und 6 mit der Brücke 9 verschraubt.
Durch die Brücke 9 ragt der Stift IO der Antriebswelle I hindurch. Dieser Stift
IO trägt an seinem Außenende den frei fliegenden Kupplungskopf i i.
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Die Kupplung selbst wird durch die Abdeckkappe 12 überdeckt, in welcher
der Schwenkbolzen 13 gelagert ist. Zwischen dem Schwenkbolzen 13 und dem Kupplungskopf
II befindet sich der druckverteilende Flachstab 14. Dieser Flachstab 14 greift mit
seinem abgekröpften Ende 15 in die Aussparung 16 der Abdeckkappe I2. In der Aussparung
16 wird der Flachstab 14 durch die als Druckfeder wirkende abgekröpfte Blattfeder
17 gehalten, die mittels der Schraube 18 im Inneren der Abdeckkappe 12 angeschraubt
ist.
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Die Wirkung, die durch den druckverteilenden Flachstab 14 in bezug
auf die Art der Druckübertragung vom Schwenkbolzen 13 auf den Kupplungskopf II rzielt
werden soll, geht aus Fig. 2 deutlich hervor. Der Schwenkbolzen 13, der druckverteilende
Flachstab 14 und der Kupplungskopf II sind bei eingerückter Kupplung in voll ausgezogenen
Linien dargestellt, während diese drei Teile bei ausgerückter Kupplung _ strichpunktiert
zur Darstellung gebracht sind. Bei eingerückter Kupplung ist also der Schwenkbolzen
13 nicht in Berührung mit dem druckverteilenden Flachstab 14. Soll nun entkuppelt
werden, so wird der Schwenkbolzen 13 z. B. mittels eines nicht dargestellten Seilzuges
in der in Fig.2 eingezeichneten Pfeilrichtung verschwenkt. Der Schwenkbolzen 13
nimmt alsdann die strichpunktiert dargestellte Lage 13 a ein, wobei das Druckstück
I9a auf den druckverteilenden Flachstab 14 so einwirkt, daß dieser die verschwenkte
Lage 14a einnimmt. Dabei drückt der druckverteilende Flachstab 14 den Kupplungskopf
II in die Lage IIa. Der Angriffspunkt für die Druckübertragung des Druckstückes
I9a liegt, wie aus Fig.2 deutlich hervorgeht, höher als die Längsachse des Stiftes
IO und des Kupplungskopfes i i. Durch Einschalten des druckverteilenden Flachstabes
14 wird also jetzt praktisch in der Achse des Stiftes IO der Entkupplungsdruck auch
axial auf den Kupplungskopf II übertragen. Beim Verschwenken des Schwenkbolzens
13 aus der Lage 13a in die Lage 13 wird auch der druckverteilende Flachstab 14 aus
der Lage 14a in die Lage 14 durch die Kupplungsfedern 7 und 8 zurückgebracht. Ein
verkantender Druck auf die Brücke 9 und damit auf die Kupplungsscheiben 3 und 4
kann durch die Wirkung des druckverteilenden Flachstabes 14 nicht mehr erfolgen.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist unterstellt, daß es sich um einen Hilfsmotor an
einem Fahrrad handelt, der am Tretlager des Fahrradrahmens angebracht ist. Die Kupplungsanordnung
gemäß der Erfindung hat aber die gleiche Wirkung, wenn der Motor an einer anderen
Stelle am Fahrzeugrahmen befestigt ist. Die Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung
hat fernerhin ihre erfindungsgemäß angestrebte Wirkung auch in solchen Fällen, in
denen es sich um Antriebsmotoren irgendwelcher Art handelt, auch unabhängig von
einem Fahrzeug, z. B. bei stationär angeordneten Motoren.