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Fliehkraftkupplung mit zusätzlicher, mechanisch steuerbarer Einrückung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehkraftkupplung mit zusätzlicher, mechanischer
steuerbarer Einrückung und mit zwischen der treibenden und der getriebenen Kupplungshälfte
angeordneten Druckplatten und mindestens einem zwischen diesen befindlichen Reibbelag,
wobei die eine Druckplatte durch die Fliehgewichte und die andere, unter der Wirkung
eines Druck- oder Zugmittels stehende Druckplatte, durch ein unabhängig von der
Stellung der Fliehgewichte bewegbares Verschiebeglied beeinflußbar ist.
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Bei Fliehkraftkupplungen dieser Art heben sich die konischen, segmentartig
angeordneten Fliehgewichte nach überschreiten der Leerlaufdrehzahl von der Nabe
des Kupplungsgehäuses ab und werden damit kraftschlüssig mit der einen, als Gegenkonus
ausgebildeten Druckscheibe. Die andere, auf der entgegengesetzten Seite der Reibbeläge
angeordnete Druckscheibe ist entgegen der Kraft einer Feder abhebbar und durch Abheben
dieser Druckscheibe kann der Kupplungsschluß willkürlich aufgehoben bzw. im umgekehrten
Sinn wieder hergestellt werden. Die Endstellung der letztgenannten Druckscheibe
ist durch die Länge eines Schraubenbolzens bzw. durch die Stellung einer auf diesen
aufgeschraubten Mutter festlegbar. Hierbei ist diese Schraubmutter so einreguliert,
daß ein Druck über die Druckscheiben auf die Fliehgewichte nicht ausgeübt wird,
solange sich diese noch in Ruhestellung befinden oder eine niedrige Drehzahl bzw.
Leerlaufdrehzahl vorherrscht. Eine solche Anordnung schließt jedoch bei gegebener
Einstellung der Schraubenmutter die Möglichkeit aus, auch bei stillstehendem Motor
einen Kupplungsschluß herbeizuführen. Es kann im heutigen Verkehr einem Kraftfahrer
nicht zugemutet werden, wenn er z. B. auf abschüssigem Gelände parken will oder
muß, zuerst an der Kupplung, die zudem ohne H'ifsmittel einer Werkstatt kaum zugänglich
ist, eine Schraube zurückzudrehen, wenn er wieder anfahren will und die Kupplung
als Fliehkraftkupplung benutzen muß. Weitere Schwierigkeiten treten bei dieser vorbekannten
Kupplung bei Kraftfahrzeugen auf, wenn ein Anwerfen des Motors durch Anschieben
des Fahrzeuges oder ein Abbremsen des Fahrzeuges bei Bergabfahrt mittels des Motors
erwirkt werden soll oder an einer Sicherung des Fahrzeuges beim Parken Interesse
besteht.
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Weiter ist eine Kupplung mit einer Kombination von einer Fliehkraftkupplung
mit einer Reibscheibenkupplung bekannt, bei der das Ausrücken im Stillstand zwangläufig
durch die Ruhelage der Fliehgewichte herbeigeführt wird. Diese Kupplung bleibt aber
noch bei geringer Drehzahl bzw. im Leerlauf ausgerückt und tritt erst bei vollem
Ausschlag der Fliehgewichte in Funktion. Um diese bekannte Kupplung auch im Stillstand
kraftschlüssig zu machen, müssen neben dem Verschieben eines Ringes mit Hand oder
mittels Fußpedals, wodurch auch bei voller Drehzahl des Motors ein Aus- und Wiedereinrücken
der Kupplung erwirkt wird, besondere Hebel zum Ausklinken gebracht werden. Diese
bekannte Kupplung weist daher die Nachteile auf, daß die Fliehgewichte mittels einer
zusätzlichen, aufwendigen und komplizierten Vorrichtung ein-oder abgeschaltet werden,
wodurch nicht nur wesentlich höhere Herstellungskosten entstehen, sondern auch eine
größere Störanfälligkeit erzeugt wird.
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Schließlich ist es bei Fliehkraftkupplungen auch bekannt, zwischen
den Schrägflächen der aufeinandergleitenden Kupplungssteile Wälzkörper vorzusehen,
die in den Fliehkörpern angeordnet sind, bei deren Bewegung nach außen an der einen
Schrägfläche und aufeinander abrollen und reibungsvermindernd wirken.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Fliehkraftkupplung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie sowohl als
Fliehkraft- als auch als Reibkupplung verwendbar ist und mit einfachen Mitteln einen
Kupplungsschluß auch bei stillstehendem Motor ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgmäß
dadurch gelöst, daß das Verschiebeglied mit der getriebenen Kupplungshälfte drehfest,
jedoch verschiebbar verbunden ist und über die eine Endstellung hinaus in eine weitere
Endstellung hin- und zurückbewegbar ist, in der
es über die äußere
Druckplatte, die verschiebbaren Lamellen und Reibbeläge sowie die innere Druckplatte
die Fliehgewichte in der Ruhestellung gegen die treibende Kupplungshälfte andrückt.
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Durch diese Ausbildung wird außer einem einfachen Aufbau der Kupplung-
erreicht, daß auch bei stillstehendem Motor ein Kupplungsschluß möglich ist.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine fliehkraftbetätigte,
automatische Mehrscheibenkupplung in der Ruhelage, entkuppelt, F i g. 2 eine Teilansicht
- der Kupplung nach der F i g. 1 mit den ihr zugeordneten Fliehgewichten, F i g.
3 einen Vertikalschnitt der Kupplung nach der F i g. 1 in der Betriebslage, gekuppelt,
F i g. 4 einen Vertikalschnitt der Kupplung nach der F i g. 1 in der Betriebslage,
entkuppelt, und F i g. 5 einen Vertikalschnitt der Kupplung nach der F i g. 1 in
der Ruhelage, gekuppelt.
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Der Antrieb der Kupplung erfolgt über ein Ketten- oder Zahnrad 1,
welches auf der Nabe 2 des Kupplungsgehäuses 3 aufgekeilt ist. Die Nabe 2, welche
mit dem Kupplungsgehäuse 3 starr verbunden ist, ist innerhalb des Kupplungsgehäuses
3 nach Art einer Trommel 4, d. h. mit stark vergrößertem Durchmesser, ausgebildet
und ist frei drehbar, jedoch in axialer Richtung unverschiebbar auf der Abtriebswelle
5 gelagert. Auf der der Wand des Kupplungsgehäuses 3 entgegengesetzten Seite trägt
die Trommel 4 mehrere sternförmig angeordnete Begrenzungsleisten 6, welche nach
der Innenseite der Trommel schräg abfallen und der Führung von Fliehgewichten
19 dienen.
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Im Kupplungsgehäuse 3 sind in Nuten 7 Kupplungsreibscheiben 8 axial
verschiebbar angeordnet. Die ebenfalls in den Nuten 7 axial verschiebbare innere
Druckplatte 9 weist einen trapezförmigen Ringquerschnitt auf und bildet mit dem
gegenüberliegenden, an dieser Stelle konisch ausgebildeten Boden 10 des Kupplungsgehäuses
3 einen gewissen Winkel.
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Der Kupplungskorb 11 ist axial unverschiebbar auf der Abtriebswelle
5 festgelegt. Ein um die Abtriebswelle 5 frei drehbarer Distanzring 12 legt den
Abstand zwischen der Nabe 2 und dem Kupplungskorb 11 fest. Auf dem äußeren Umfang
des Kupplungskorbes 11 sind in Nuten 13 Kupplungsscheiben 14 ebenfalls nur in axialer
Richtung verschiebbar angeordnet. Den Abschluß des Kupplungskorbes 11 bildet eine
äußere Druckplatte 15, welche ebenfalls in den Nuten 13 axial verschiebbar mittels
Kupplungsfedern 16 am Kupplungskorb 11 befestigt ist. Die Kupplungsfedern 16 sind
einerseits am Boden des Kupplungskorbes 11 und andererseits an der äußeren Druckplatte
15 verankert. Auf ihrer Außenseite ist die Druckplatte 15 mit einer zur Achse der
Kupplung koaxialen Ringnut 17 versehen, in welche ein um den Punkt B schwenkbarer
Schalthebel 18 eingreift.
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In dem Raum zwischen der inneren Druckplatte 9 und dem nach unten
durch die Trommel 4 begrenzten konischen Boden 10 des Kupplungsgehäuses 3 sind keilförmige
Fliehgewichte 19 nach Art von Segmenten angeordnet, welche unter dar Wirkung von
Rückholfedern 20 stehen und bestrebt sind, am zylindrischen Umfang der Trommel 4
anzuliegen. Diese Riickholfedern '20 greifen einerseits in Ösen 21 `der Fliehgewichte
19, andererseits an einem im Querschnitt winkelförmigen Ring 22 an, der auf
der Nabe 2 -festgelegt- ist. Der Querschnitt der- segmentartigen Fliehgewichte 1.9
- ist.' träpezförmig; die schrägen. Flanken gen unter einem- Winkel, der dem durch
die Form der inneren Druckplatte 9 und durch den konischen Boden 10 des Kupplungsgehäuses
3 gebildeten entspricht. Die Fliehgewichte 19 weisen schräge Ausnehmungen 23 auf,
in welche die Begrenzungs- und Führungsleisten 6 der Trommel 4 eingreifen, solange
die Fliehgewichte 19 am Umfang der Trommel 4 aufliegen. Um ein besseres Gleiten
der Fliehgewichte 19 zwischen der Fläche der inneren Druckplatte 9 und dem konischen
Boden 10 zu gewährleisten und um damit die Progressivität des Kupplungsvorganges
beim automatischen Kuppeln zu garantieren, sind in Bohrungen 24 innerhalb
der Fliehgewichte 19 Kugeln 25, welche bei der Bewegung der Fliehgewichte 19 entlang
den konischen Gleitflächen der inneren Druckplatte 9 und des Bodens 10 abrollen,
derart gelagert, daß sie sich gegenseitig berühren und über die konischen Flächen
der Fliehgewichte etwas, z. B. um je 5/l00 mm, hinausragen.
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Die Arbeitsweise der Kupplung ist folgende: Bei der Leerlaufdrehzahl
des Motors (F i g. 1) drehen sich das Antriebsrad 1 und mit diesem sowohl das Kupplungsgehäuse
3 und die Trommel 4 einschließlich der mit diesem Gehäuse umlaufenden inneren Druckplatte
9 und der Kupplungsreibscheiben 8, wobei sich der Kupplungskorb 11 einschließlich
der mit diesem umlaufenden Kupplungsscheiben 14 und der äußeren Druckplatte 15 frei
um die Achse A-A drehen kann. Da die Umlaufzeit noch so gering ist, daß die Fliehkräfte,
welche die Fliehgewichte 19 nach außen in Richtung gegen das Kupplungsgehäuse 3
zu treiben suchen, noch geringer sind als die Vorspannkraft der Rückholfedern
20, können sich die Fliehgewichte 19 nicht von der Trommel
4 abheben; die innere Druckplatte 9 verbleibt in ihrer Endlage und kann somit
keine Druckkraft auf die Kupplungsreibscheiben 8 ausüben. Zwischen den Fliehgewichten
19 und der inneren Druckplatte 9 besteht daher ein Leerlaufspielraum C. Der Schalthebel
18 befindet sich hierbei in der Stellung III, wobei die Kupplungsfedern 16 angezogen
sind, so daß die äußere Druckplatte 15 die Kupplungsscheiben 14 entlastet und der
Schalthebel 18 mit der Kraft der Federn 16 belastet ist. Es erfolgt keine
Mitnahme der Kupplungsscheiben 14 und es besteht kein Kraftschluß zwischen dem Antriebsrad
1 und der Abtxiebswelle 5.
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Sobald die Drehzahl des Antriebsrades 1 ein bestimmtes, durch die
Bemessung der Fliehgewichte 19 und der Rückholfedern 20 bedingtes, und den erforderlichen
Betriebsverhältnissen angepaßtes Maß überschreitet, überwiegend die auf die Fliehgewichte
19 wirkenden Fliehkräfte die Vorspannkräfte der Rückholfedern 20. Die Fliehgewichte
19 heben sich von der Trommel 4 ab und legen sich gegen die Flanken der inneren
Druckplatte 9 und des konischen Bodens 10 in progressiver Weise an, wobei sie infolge
ihrer keilförmigen Gestaltung unmittelbar auf die Druckplatte 9 einwirken, wodurch
diese gegen die äußerste der Kupplungsscheiben 14 angedrückt und so die Gesamtheit
der in den Nuten 7 und 13 axial verschiebbaren Kupplungsreibscheiben 8 und
Kupplungsscheiben
14 zusammen gegen die äußere Druckplatte 15 gepreßt wird. Dadurch ist es
möglich, auch große Kupplungskräfte trotz verhältnismäßig kleiner Fliehgewichte
zu erzeugen, weil infolge des spitzen Winkels, unter welchem die Fliehkräfte der
Fliehgewichte 19 auf die Druckplatte 9 wirken, in horizontaler Richtung infolge
der bekannten Keilwirkung sehr viel größere Kräfte als die Fliehkräfte entstehen.
Es können somit mit verhältnismäßig geringen Fliehkräften die zum Kraftschluß der
Kupplung benötigten hohen Reibungskräfte gewonnen werden. Werden die Kupplungsscheiben
8, 14 gemeinsam gegen die Druckplatte 15 gepreßt, dann wird Kraftschluß zwischen
dem Antriebsrad 1 und dem Abrieb 11, 5 hergestellt und es herrscht der normale Betriebszustand
(F i g. 3)_ Der Weg der Fliehgewichte 19 wird bei überschreitung einer gewissen
Drehzahl des Antriebsrades 1 begrenzt durch die Wand des Kupplungsgehäuses 3. Die
Fliehgewichte 19 legen sich bei D an das Kupplungsgehäuse 3 an, das bei höher werdender
Drehzahl die höher werdenden Fliehkräfte aufnimmt und dadurch ein übermäßiges und
schädliches Andrücken der Kupplungsscheiben 8 und 14 gegen die äußere Druckplatte
verhindert, wobei jedoch durch die stets gleichbleibende Gegenkraft der Kupplungsfedern
16 (Vorspannkraft der Zugfedern) eine zur Übertragung des Drehmomentes genügend
hohe gegenseitige Anpressung der Kupplun2sscheiben 8 und 14 gewährleistet bleibt.
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Da dann, wenn die Fliehgewichte 19 bei D anliegen, die in horizontaler
Richtung wirkende Kraft etwa gleich derjenigen Kraft ist, welche ursprünglich in
der Leerlaufstellung zum Ausziehen der Kupplungsfedern 16 benötigt wurde, wird der
Schalthebel 18 entlastet und spielt sich automatisch in die Stellung II ein. Die
Kupplungsscheiben 8 und 14
werden jetzt nur noch durch die stets gleichbleibende
Vorspannkraft der Kupplungsfedern 16 zusammengepreßt, was jedoch zur Übertragung
des Drehmomentes ausreicht.
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Ergibt sich nunmehr die Notwendigkeit, aus dem vollen Betriebszustand
heraus die Kupplung zu lösen, also den Kraftschluß zwischen dem Antriebsrad 1 und
dem Abtrieb 11, 5 zu unterbrechen, d. h. die Automatik der Kupplung auszuschalten,
oder aber die volle Betriebsdrehzahl bei von Anfang an unterbrochenem Kraftschluß
zu erreichen, was besonders im Kraftfahrzeugbetrieb sehr häufig vorkommt und was
gewissermaßen einer Sicherheitsstellung gleichkommt, so wird durch Verstellung des
Schalthebels 18 in die Stellung I die äußere Druckplatte 15 entgegen der Kraft der
Kupplungsfedern 16 von den Kupplungsscheiben 14 abgehoben (F i g. 4). Hierdurch
wird die gegenseitige Arpressung der Kupplungsscheiben 8 und 14 aufgehoben, da die
innere Druckplatte 9 infolge der durch das Kupplungsgehäuse 3 bedingten Begrenzung
des Ausschlages der Fliehgewichte 19 keine weitere Druckkraft mehr auf die Kupplungsscheiben
8 und 14 ausüben kann. Es entsteht also zwischen der äußeren Druckplatte 15 und
der äußeren Kupplungsscheibe 8 ein Leerlaufspielraum E und der Kraftschluß ist somit
unterbrochen.
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Beim Zurückschwenken des Schalthebels 18 in seine Betriebsstellung
II kann der Kraftschluß wieder hergestellt werden, wobei der Kupplungsvorgang diesmal
bei voller Betriebsdrehzahl in progressiver Weise stattfindet. Hierbei wird das
maximale Drehmoment übertragen, was besonders zum Anfahren unter Last mitunter notwendig
und vorteilhaft ist. Beispielsweise ist diese Notwendigkeit beim Anfahren eines
voll beladenen Kraftfahrzeuges an einer starken Steigung gegeben.
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Will man hingegen den stillstehenden Antriebsmotor von der Abtriebsseite
5, 11 her in Gang bringen, so besteht, da in diesem Falle die Automatik der Kupplung
ja noch nicht in Funktion treten kann, die Möglichkeit zur Herstellung des Kraftschlusses
zwischen dem nunmehr als Antrieb geltenden Abtrieb 5, 11 und dem nunmehr als Abtrieb
geltenden Zahn- oder Kettenrad 1, wenn der Schalthebel 18 in die Stellung IV gebracht
wird (F i g. 5). Hierdurch werden infolge der Vorspannkraft der Kupplungsfedern
16 die axial verschiebbaren Kupplungsteile, insbesondere die äußere Druckplatte
15, die Kupplungsscheiben 8 und 14 und die innere Druckplatte 9, gegen die in Ruhestellung
befindlichen Kupplungsteile, insbesondere gegen die nunmehr als Gegenlager dienenden
Fliehgewichte 19 und damit gegen den konischen Boden 10 des Kupplungsgehäuses 3
gedrückt, wobei das Leerlaufspiel C (17 ! g. 1) aufgehoben, also Kraftschluß
hergestellt wird. Wie bereits erwähnt, ist auch hierbei die Kraft der Kupplungsfedern
16 genügend groß gewählt, um die zur einwandfreien Übertragung des erforderlichen
Drehmomentes notwendige, gegenseitige Anpressung der Kupplungsscheiben 8 und 14
herbeizuführen.
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Dieser Vorgang ergibt sich mitunter beim Anwerfen von Kraftmaschinen,
insbesondere aber beim Anschieben von Kraftfahrzeugen aus dem Stand oder beim Abfahren
auf steil abschüssiger Straße unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors
als Motorbremse.