DE1253592B - Automatic clutch, especially for motor vehicles - Google Patents

Description

Selbsttätige Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei an einer Antriebswelle eine Scheibe befestigt ist, die eine Anzahl Bolzen trägt, auf denen Kupplungsbacken schwingbar gelagert sind, und wobei an einer Antriebswelle eine Trommel befestigt ist. Auf die Kupplungsbacken wirken Federn ein, welche die Backen entgegen der bei der Drehung der Antriebswelle auf die Kupplungsbacken wirkenden Fliehkraft mit verschiedenen Kräften von der Trommel abziehen.Automatic clutch, especially for motor vehicles The invention relates to an automatic clutch, in particular for motor vehicles, with one on Drive shaft is attached a disc that carries a number of bolts on which Clutch shoes are pivotably mounted, and one on a drive shaft Drum is attached. Springs act on the clutch jaws, which act on the jaws contrary to that acting on the clutch jaws when the drive shaft rotates Withdraw centrifugal force from the drum with different forces.

Es ist bereits eine Fliehkraftkupplung bekanntgeworden, bei der die an der treibenden Kupplungshälfte befindlichen Fliehgewichte nacheinander ein teilweises Einkuppeln, ein Entkuppeln und ein vollständiges Einkuppeln gestatten und wobei zwei Fliehgewichte nacheinander zur Wirkung kommen.A centrifugal clutch has already become known in which the The centrifugal weights on the driving clutch half are successively a partial Allow engagement, disengagement, and full engagement, and wherein two flyweights come into effect one after the other.

Es ist weiterhin eine verzögernd greifende Fliehkraftkupplung mit Haupt- und Nebenfliehgewichten bekanntgeworden, wobei die Nebenfliehgewichte hydraulisch miteinander gekuppelt sind und gesteuert werden. Bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung legen sich zunächst die Hauptfliehgewichte an die mit der Abtriebswelle verbundene Kupplungstrommel an und im Anschluß daran die Nebenfliehgewichte. Schließlich sind noch selbsttätig wirkende Fliehkraftkupplungen bekanntgeworden, bei denen die Fliehgewichte an ihren Enden durch Scherenlaschen miteinander verbunden sind.There is also a decelerating centrifugal clutch Main and secondary flyweights became known, the secondary flyweights being hydraulic are coupled to each other and controlled. In this known centrifugal clutch First, the main flyweights are placed on the one connected to the output shaft Clutch drum on and then the secondary flyweights. Finally are self-acting centrifugal clutches have become known, in which the centrifugal weights are connected at their ends by scissor straps.

Alle diese bekannten Fliehkraftkupplungen haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder zu kompliziert aufgebaut sind oder aber nicht die für den Betrieb eines Kraftfahrzeuges erforderliche Charakteristik, d. h. Abhängigkeit des Drehmomentes von der Drehzahl, aufweisen.However, all these known centrifugal clutches have the disadvantage that they are either too complicated or not for the operation required characteristics of a motor vehicle, d. H. Dependence of the torque of the speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung dieser Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und derart wirkt, daß von einer niedrigen Drehzahl (Leerlaufdrehzahl) an die Kupplungsbacken zunächst geschmeidig, also in gleitendem Eingriff, mit der Trommel in Berührung kommen. Dieser Eingriff soll dann bei wachsender Drehzahl der Antriebswelle allmählich fester werden, bis schließlich bei einer bestimmten Drehzahl ein vollständig starrer Eingriff ohne Schlupf zwischen den Backen und der Trommel erreicht ist.The invention is based on the object of a coupling of this type to create that is simple in construction and acts in such a way that from a low Speed (idle speed) on the clutch shoes initially smoothly, i.e. in sliding engagement, come into contact with the drum. This intervention should then gradually become firmer as the speed of the drive shaft increases, until finally at a certain speed a completely rigid engagement with no slip between the jaws and the drum is reached.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kupplung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß jeder der Bolzen ein Paar Kupplungsbacken trägt, die sich von ihm aus in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei eine Feder mit ihrem einen Ende an der mit der Antriebswelle verbundenen Scheibe und mit ihrem anderen Ende an der vom Bolzen aus sich in der normalen Drehrichtung erstreckenden Kupplungsbacke befestigt ist und wobei eine zweite Feder mit ihrem einen Ende gleichfalls an der Scheibe und mit ihrem anderen Ende an der auf dem Bolzen schwenkbar gelagerten, entgegengesetzt zur Drehrichtung weisenden Kupplungsbacke befestigt ist. Dabei sind erfindungsgemäß beide Kupplungsbacken und ihre Federn unter Berücksichtigung des Abstandes und der Richtungen der Wirkungslinien der auf die Backen wirkenden Federn bezüglich des gemeinsamen Bolzens derart bemessen, daß die entgegen der Drehrichtung gerichtete Kupplungsbacke bei einer niedrigeren Drehzahl der Antriebswelle an der Trommel zur Anlage kommt als die sich in normaler Drehrichtung erstreckende Kupplungsbacke, wobei die zuletzt an der Trommel zur Anlage kommende Kupplungsbacke im Gegensatz zur anderen Kupplungsbacke infolge Reibung an der Trommel diese durch Servowirkung verstärkt mitnimmt.According to the invention, this object is achieved in the case of a clutch as described in the introduction described type solved in that each of the bolts has a pair of clutch shoes that extend from it in opposite directions, one Spring with one end on the disk connected to the drive shaft and with its other end to the one extending from the bolt in the normal direction of rotation Clutch shoe is attached and with a second spring also at one end on the disc and at its other end on the pivoted on the bolt, is attached opposite to the direction of rotation facing clutch jaw. Are there according to the invention both clutch shoes and their springs taking into account the Distance and the directions of the lines of action of the springs acting on the jaws dimensioned with respect to the common bolt in such a way that the opposite to the direction of rotation directional clutch shoe at a lower speed of the drive shaft on the The drum comes into contact with the clutch jaw, which extends in the normal direction of rotation, with the last clutch jaw coming to rest on the drum in contrast to the other clutch shoe due to friction on the drum, this due to servo action increasingly takes away.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung sind die Backen bis zu einer bestimmten Drehzahl der Antriebswelle, der sogenannten Leerlaufdrehzahl, von der Trommel zurückgezogen, da bei dieser Drehzahl die Kraft der Federn noch nicht durch die Fliehkraft überwunden wird. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle mit der daran befestigten Scheibe wächst, nimmt die auf die Backen wirkende Fliehkraft ebenfalls zu. Dabei gelangt schließlich die eine Backe mit der Trommel in gleitende Berührung und versucht, diese mitzunehmen. Es findet also ein gleitender Eingriff statt, bis bei einer höheren Drehzahl auch die andere, voreilende Backe in gleitende Berührung mit der Trommel kommt, so daß der gleitende Eingriff verstärkt wird.In the clutch according to the invention, the jaws are up to a certain one Speed of the drive shaft, the so-called idling speed, withdrawn from the drum, because at this speed the force of the springs has not yet been overcome by the centrifugal force will. If the speed of the drive shaft increases with the disk attached to it, also takes the centrifugal force acting on the jaws to. Included one jaw finally comes into sliding contact with the drum and tries to take them with you. So there is a sliding intervention, up to a higher one Speed also the other, leading jaw in sliding contact with the drum comes so that the sliding engagement is enhanced.

Infolge der Drehung der voreilenden Backe gegenüber der Trommel entsteht eine Servowirkung, so daß schließlich ein fester Eingriff ohne Gleiten erzielt wird und die Abtriebswelle mit derselben Drehzahl wie die Antriebswelle umläuft. Auf diese Weise kommt zunächst ein geschmeidiger Eingriff zustande, bis schließlich - in allmählichem Übergang - eine feste Kupplung erzielt wird.As a result of the rotation of the leading jaw relative to the drum a servo action so that finally a tight engagement without sliding is achieved and the output shaft rotates at the same speed as the drive shaft. on In this way, a smooth operation is achieved at first, until finally - in a gradual transition - a firm coupling is achieved.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Drehzahl und Drehmoment bei einem Kraftfahrzeug sowie verschiedene Charakteristiken von Kupplungen, F i g. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kupplung.The invention is explained below with reference to the drawings using an exemplary embodiment explained in more detail. F i g. 1 shows a graphic representation of the relationship between speed and torque in a motor vehicle and various characteristics of clutches, F i g. 2 shows a schematic representation of a coupling according to the invention.

Die in F i g. 1 wiedergegebene Kurve 1 stellt den Zusammenhang zwischen Drehzahl und Drehmoment bei einem Kraftfahrzeug dar. Dabei ist vorausgesetzt, daß von 0 bis 750 U/min kein Drehmoment übertragen werden kann, was in F i g. 1 durch den Punkt A1.2 angegeben ist. Zum langsamen Anfahren auf einer ebenen Straße ist ein kleines Drehmoment, z. B. 30 0/0 des bei 1250 U/min übertragenen maximalen Drehmomentes, erforderlich, wie durch den Punkt Bi dargestellt ist. Das maximale Drehmoment, das zum Anfahren auf einer steilen Straße erforderlich ist, wird bei 2000 U/min übertragen (vgl. Punkt Cl).The in F i g. Curve 1 shown represents the relationship between Speed and torque in a motor vehicle. It is assumed that from 0 to 750 rpm no torque can be transmitted, which is shown in FIG. 1 through point A1.2 is indicated. For slow start-up on a level road is a small torque, e.g. B. 30 0/0 of the maximum torque transmitted at 1250 rpm, required, as shown by the point Bi. The maximum torque that required to start off on a steep road is transmitted at 2000 rpm (see point Cl).

Ein Nachteil einer Kupplung mit einer Charakteristik 1 ist, daß in einer großen Höhe, in der z. B. nicht mehr als 60 % des maximalen Drehmomentes zur Verfügung stehen, der Eingriff bei einer Drehzahl stattfindet (vgl. Punkt Dl), bei der nur 55 % des maximalen Drehmoments übertragen werden. Es tritt also ein Verlust von fast 10% von dem an sich schon niedrigen Drehmoment in großer Höhe auf, so daß das mit einer Fliehkraftkupplung schon an sich schwierige Anfahren auf steilen Straßen (verglichen mit einer von Hand schaltbaren Kupplung) in größeren Höhen unmöglich werden kann.A disadvantage of a clutch with a characteristic 1 is that in a great height in which z. B. not more than 60% of the maximum torque Are available, the intervention takes place at a speed (see point Dl), at which only 55% of the maximum torque can be transmitted. So there is a loss of almost 10% of the already low torque in high altitude, so that that with a centrifugal clutch already difficult to start on steep roads (compared to a manually operated clutch) impossible at greater heights can be.

Die Kurven 2 und 3 geben zwei Möglichkeiten an, um mit einer normalen Fliehkraftkupplung unter den genannten kritischen Umständen (steile Straße in großer Höhe) eine gewisse Verbesserung zu erzielen. Der Punkt D2,3 liegt nun auf 60 % des maximalen Drehmomentes, und eine wesentliche Verbesserung kann gleichfalls nicht erreicht werden. Der Punkt B1 verschiebt sich dabei nach einer unerwünscht hohen Drehzahl BZ oder sogar nach einer unzulässig hohen Drehzahl B3, ehe der Eingriff stattfindet. Der Punkt Cl wird dabei ebenfalls nach einer unnötig hohen Drehzahl C3 bzw. C2 hin verschoben.Curves 2 and 3 indicate two ways to deal with a normal Centrifugal clutch under the mentioned critical circumstances (steep road in large Height) to achieve some improvement. The point D2,3 is now at 60% of the maximum torque, and a substantial improvement cannot be achieved either can be achieved. The point B1 shifts to an undesirably high level Speed BZ or even after an impermissibly high speed B3 before the intervention takes place. The point Cl is also after an unnecessarily high speed C3 and C2 shifted towards.

Die ideale Charakteristik, die durch A1.2 Bi- D2.3-c1 gehen müßte, ist in dem Abschnitt D2_3-Cl unerreichbar, da mit einer Fliehkraftkupplung bei abnehmender Drehzahl kein zunehmendes Drehmoment übertragen werden kann.The ideal characteristic that should go through A1.2 Bi- D2.3-c1, is unreachable in the section D2_3-Cl, since with a centrifugal clutch with decreasing Speed no increasing torque can be transmitted.

Bei der schematischen Darstellung der F i g. 2 ist der Einfachheit halber nur ein Paar Kupplungsbacken eingezeichnet, obwohl in der Praxis im allgemeinen eine größere Anzahl, beispielsweise drei Paare, Anwendung findet.In the schematic representation of FIG. 2 is simplicity sake only a pair of clutch shoes shown, although in practice in general a larger number, for example three pairs, is used.

Die Antriebswelle l trägt eine Scheibe 8, von der wiederum drei Bolzen 3 getragen werden. Um jeden dieser drei Bolzen sind zwei Kupplungsbacken 4 und 5 drehbar angeordnet, die durch Federn 6 und '1 entgegen der auf die Backen einwirkenden Fliehkraft nach einwärts gezogen werden. Wie bereits vermerkt, sind der Deutlichkeit halber nur bei einem Bolzen 3 die Kupplungsbacken 4 und 5 eingezeichnet, während sie bei den anderen beiden Bolzen 3 fortgelassen sind.The drive shaft 1 carries a washer 8, which in turn carries three bolts 3. Two clutch jaws 4 and 5 are rotatably arranged around each of these three bolts and are pulled inward by springs 6 and 1 against the centrifugal force acting on the jaws. As already noted, for the sake of clarity, the coupling jaws 4 and 5 are shown for only one bolt 3 , while they are omitted for the other two bolts 3.

Die Federn 6 und 7 sind mit ihrem einen Ende an der entsprechenden Kupplungsbacke 4 bzw. 5 und mit ihrem anderen Ende an der Scheibe 8 befestigt. Die Drehung der Kupplungsbacken 4 und 5 wird durch nicht eingezeichnete Anschläge begrenzt. Die die Kupplungsbacken 4 und 5 umgebendeTrommel 2 ist mit einer nicht dargestellten Abtriebswelle verbunden.The springs 6 and 7 are fastened at one end to the corresponding coupling jaw 4 and 5, respectively, and at their other end to the disk 8. The rotation of the clutch shoes 4 and 5 is limited by stops, not shown. The drum 2 surrounding the clutch shoes 4 and 5 is connected to an output shaft (not shown).

Die Kupplungsbacken 4 und 5 und die auf diese einwirkenden Federn 6 und 7 sind - unter Berücksichtigung des Abstandes und der Richtungen der Wirkungslinien der auf die Backen einwirkenden Federn bezüglich des Bolzens - so bemessen, daß bei einer Drehung der Antriebswelle 1 in Richtung des Pfeiles und bei wachsender Drehzahl zunächst die nacheilende Backe 5 und erst bei einer höheren Drehzahl die voreilende Backe 4 mit der Trommel 2 in Eingriff kommt. Durch die Reibung zwischen der Trommel 2 und den Backen 4 und 5 wird auf die voreilende Backe 4 eine Servowirkung ausgeübt, auf die nacheilende Backe 5 dagegen nicht.The coupling jaws 4 and 5 and the springs 6 and 7 acting on them are - taking into account the distance and the directions of the lines of action of the springs acting on the jaws with respect to the bolt - dimensioned so that when the drive shaft 1 rotates in the direction of the arrow and as the speed increases, first the trailing jaw 5 and only at a higher speed does the leading jaw 4 engage with the drum 2 . Due to the friction between the drum 2 and the jaws 4 and 5, a servo effect is exerted on the leading jaw 4, but not on the trailing jaw 5.

Außer durch die Servowirkung wird die gewünschte Wirkung der Kupplung durch richtige Abstimmung folgender Größen erzielt: a) der Massen .der voreilenden und der nacheilenden Backen 4 und 5, b) des Abstandes der Wirkungslinie der voreilenden und der nacheilenden Backen 4 vom Bolzen 3, c) des Abstandes der Wirkungslinie der Federn 6 und 7 der voreilenden und der nacheilenden Backen 4 bzw. 5 vom Bolzen 3 und d) der Kraft der Federn 6 und 7, die jeweils auf die voreilende bzw. nacheilende Backen 4 bzw. 5 einwirken.In addition to the servo effect, the desired effect of the clutch is achieved by correctly coordinating the following values: a) the masses of the leading and trailing jaws 4 and 5, b) the distance between the line of action of the leading and trailing jaws 4 from the bolt 3, c ) the distance of the line of action of the springs 6 and 7 of the leading and trailing jaws 4 and 5 from the bolt 3 and d) the force of the springs 6 and 7, which act on the leading and trailing jaws 4 and 5, respectively.

Die sich dann ergebende Charakteristik ist in F i g. 1 durch die Punkte A1.2-B2-D2..-C" dargestellt und setzt sich aus der Charakteristik 2 der nacheilenden Backe 5 und der Charakteristik der voreilenden Backe 4 zusammen.The characteristic that then results is shown in FIG. 1 represented by the points A1.2-B2-D2 ..- C "and is composed of the characteristic 2 of the trailing jaw 5 and the characteristic of the leading jaw 4 .

Claims (1)

Patentanspruch: Selbsttätige Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer auf der Antriebswelle be, festigten Scheibe, die mehrere auf Bolzen schwingbar gelagerte Kupplungsbacken trägt, und einer auf der Abtriebswelle befestigten Trommel, wobei Federn vorgesehen sind, die auf die Kupplungsbacken einwirken und diese entgegen den beim Umlauf der Antriebswelle auf sie einwirkenden Fliehkräften mit unterschiedlichen Kräften von der Trommel abziehen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß jeder der Bolzen (3) ein Paar Kupplungsbacken (4 und 5) trägt, die sich von ihm aus in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei einer Feder (6) mit ihrem einen Ende an der mit der Antriebswelle (1) verbundenen Scheibe (8) und mit ihrem anderen Ende an der vom Bolzen (3) aus sich in der normalen Drehrichtung erstreckenden Kupplungsbacke (4) befestigt ist und eine zweite Feder (7) mit ihrem einen Ende gleichfalls an der Scheibe und mit ihrem anderen Ende an der auf dem Bolzen schwenkbar gelagerten, entgegengesetzt zur Drehrichtung weisenden Kupplungsbacke (5) befestigt ist und beide Kupplungsbacken sowie ihre Federn unter Berücksichtigung des Abstandes und der Richtungen der Wirkungslinien der auf die Bakken wirkenden Federn bezüglich des gemeinsamen Bolzens derart bemessen sind, daß die entgegen der Drehrichtung gerichtete Kupplungsbacke (5) bei einer niedrigeren Drehzahl der Antriebswelle (1) an der Trommel (2) zur Anlage kommt als die sich in normaler Drehrichtung erstreckende Kupplungsbacke (4), wobei die zuletzt an der Trommel zur Anlage kommende Kupplungsbacke (4) im Gegensatz zur anderen Kupplungsbacke (5) infolge Reibung an der Trommel (2) diese durch Servowirkung verstärkt mitnimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 510 982, 725 372, 896 304, 917 167, 917 233; deutsche Auslegeschrift Nr. 1000 648; deutsche Patentanmeldung K 21311 I1/63 c (bekanntgemacht am 18.11.1954).Claim: Automatic clutch, in particular for motor vehicles, with a disc which is fixed on the drive shaft and which carries a plurality of clutch jaws pivotably mounted on bolts, and a drum fixed on the output shaft, with springs being provided which act on the clutch jaws and counteract them when the drive shaft rotates centrifugal forces acting on it with different forces from the drum, characterized in that each of the bolts (3 ) carries a pair of coupling jaws (4 and 5) which extend from it in opposite directions, with a spring (6) is fastened at one end to the disk (8) connected to the drive shaft (1) and at its other end to the coupling jaw (4) extending from the bolt (3) in the normal direction of rotation and a second spring ( 7) with its one end also on the disc and with its other end on the pivotably mounted on the bolt is attached to the direction of rotation pointing clutch jaw (5) and both clutch jaws and their springs, taking into account the distance and the directions of the lines of action of the springs acting on the jaws with respect to the common bolt are dimensioned such that the opposite direction of rotation clutch jaw (5) at a lower speed of the drive shaft (1) comes into contact with the drum (2) than the clutch jaw (4) extending in the normal direction of rotation, whereby the clutch jaw (4) that comes into contact last on the drum is in contrast to the other clutch jaw (5) as a result of the friction on the drum (2), it takes it along more intensely due to the servo effect. Considered publications: German Patent Nos. 510 982, 725 372, 896 304, 917 167, 917 233; German interpretative document No. 1000 648; German patent application K 21311 I1 / 63 c (published on November 18, 1954).