DE2743595A1

DE2743595A1 - Fliehkraftkupplung

Info

Publication number: DE2743595A1
Application number: DE19772743595
Authority: DE
Inventors: Rainer Klink
Original assignee: Deutsche Automobil GmbH
Current assignee: Deutsche Automobil GmbH
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2743595C2; IT7851256A0; GB2004957A; GB2004957B; IT1107237B; FR2404764A1; FR2404764B1; US4206824A

Description

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DEUTSCHE AUTOMODILGESELLSCHAFT MDH DAUG 56 Hannover 1'*· September 1977

"Fliehkraftkupplung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehkraftkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Fliehkraftkupplung dieser Art

(DT-PS 1 l6o 257) sind radial angeordnete topfförmige Mitnehmerhülsen mit ihrem der Kupplungsachse zugekehrten offenen Ende an der betreffenden Kupplungehälfte starr befestigt. Die Mitnehmerhülsen greifen formschlüssig in zylindrische Ausnehmungen des Fliehgewichtee ein, wobei Ausnehmung und Mitnehmerhülse von einer am Fliehgewicht befestigten Ankerschraube koaxial durchsetzt sind. Eine konzentrisch zwischen Mitnehmerhiilse und Ankerschraube angeordnete Schraubenfeder stützt sich mit ihrem radial äußeren Ende am Boden der Mitnehmerhülse und mit ihrem radial inneren Ende an einem Widerlager der Ankerschraube ab. Auf diese Weise bleiben die Schraubenfedern an der Drehmomentübertragung unbeteiligt und die Mitnehmerhülsen in ständigem formschlüssigen Eingriff mit dem Fliehgewicht.

Die Schraubenfedern sind zur Festlegung der Einschaltdrehzahl - bei der das Fliehgewicht in Reibkontakt mit der anderen

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Kupplungshälfte gelangen soll - unter eine auf die Masse des Fliehgewichtes abgestimmte Vorspannkraft zur Einhaltung der Freilaufstellung des Fliehgewichtes bei Drehzahlen unterhalb der Einschaltdrehzahl gesetzt. Beim Überschreiten der Einschaltdrehzahl besteht dann die Gefahr - insbesondere wenn die Einschaltdrehzahl relativ hoch liegt - daß durch den formschliissigen Eingriff des Mitnehmers am Fliehgewicht der Eingriff des Fliehgewichtes an der anderen Kupplungshälfte stoßartig erfolgt. Ebenso können durch den Mitnehmer bedingte Stöße schlagartig bei Drehmomentumkehr auftreten, d.h., wenn die eine Kupplungshälfte gegenüber der anderen zwischen einer Beschleunigungs- und einer Verzögerungsphase wechselt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, das Auftreten von derartigen Stoßen bei einer Fliehkraftkupplung der eingangs genannten Art zu vermeiden.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Oftmals soll die unter dem Antriebsdrehmoment stehende Kupplungshälfte in ihrer Verzögerungsphase gegenüber der anderen Kupplungshälfte eine andere Drehmomentcharakteristik als in ihrer Beschleunigungsphaee aufweisen. Für diese Fälle ist bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Ausbildung gemäß Patentanspruch 2 vorgesehen.

Dabei könnten beispielsweise in der einen Drehrichtung mehr Federn wirksam sein als in der anderen Drehrichtung.

Eine einfachere Lösung zur Erzielung unterschiedlicher Federkennungen gibt Patentanspruch J.

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Aus der DT-OS 2'l l8 697 ist eine Fliehkraftkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch k bekannt. Das bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung in der Freilaufstellung des Fliehgewichtes vorhandene Bewegungsspiel in Drehrichtung zwischen Mitnehmer und Fliehgewicht kann jedoch nicht das stoß- bzw. schlagartige Einsetzen des Reibschlusses beim Überschreiten der Einschaltdrehzahl verhindern, weil es durch einen bereits in der Freilaufstellung an der Eingriffsfläche des Fliehkraftgewichtee für die drehachsnormale Servokraftkomponente in Anlage gehaltenen und von der das Fliehgewicht tragenden Kupplungshälfte angetriebenen Nocken überbrückt ist, der sofortige Drehmomentunterstützung für die Anpreßkraft des Fliehgewichtes vermittelt.

Bei dieser bekannten Fliehkraftkupplung dient das Bewegungsspiel zwischen Fliehgewicht und Mitnehmer im Zusammenwirken mit einer zwischen Nocken und der das Fliehgewicht tragenden Kupplungshälfte eingeschalteten Drehmomentbegrenzungsfeder dazu, den Nocken ab einem bestimmten Drehmoment von dem Fliehgewicht abzuschalten, so daß die den Keibschluß bewirkende Normalkraft des Fliehgewichtes dann nur noch proportional zur Fliehkraft ist.

Bei der Fliehkraftkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch k ist zur Erzielung einer drehmomentabhängigen Unterstützung für die Anpreßkraft des Fliehgewichtes unter Vermeidung eines atoßartigen Einsetzen des Reibschlusses gemäß einem weiteren Erfindungegedanken die Anordnung nach Patentanspruch k getroffen.

Arbeitet diese erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung so, daß das

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treibende Drehmoment von der einen auf die andere Kupplungshälfte wechseln kann, wird gemäß Patentanspruch 5 Servowirkung in beiden Belastungsfällen erreicht. Um das übertragbare Drehmoment für die beiden Belastungsfälle verschieden hoch auszulegen, kann diese erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung entsprechend Patentanspruch 6 ausgebildet sein.

Oftmals kann es erwünscht sein, daß das übertragbare Drehmoment reduziert wird, wenn das treibende Drehmoment auf die andere Kupplungehälfte wechselt. Zu diesem Zweck wird die Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung nach Patentanspruch 7 vorgeschlagen.

Aufgrund der drehmomentübertragenden Funktion ihrer federnden Mittel kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung der bei den beiden bekannten Kupplungen für die rein proportionale Abhängigkeit der Anpreßkraft des Fliehgewichtes von der Fliehkraft Sorge tragende Mitnehmer entfallen bzw. mit der Eingriffsfläche des Fliehgewichtes für die Servokraftkomponente zusammenarbeiten (Patentanspruch 8).

Um die Gestaltung eines im wesentlichen geschlossenen ringförmigen Kupplungsgehäuses zu erleichtern, kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung in vorteilhafter Weise die Ausbildung gemäß Patentanspruch 9 vorgesehen sein.

Bei dieser Ausführungsform können in vorteilhafter Weise die Stützkräfte am Mitnehmer durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 10 niedrig gehalten werden.

Während bei bekannten, ohne Servounterstützung für die Flieh-

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gewichte arbeitenden Fliehkraftkupplung die Ausnehmungen für den Eingriff der Mitnehmer das Fliehgewicht vollständig durchsetzen und dadurch dessen Masse in unerwünschtem Maße verringern, ist dieser Nachteil bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 11 vermieden .

Dei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung kann die Unabhängigkeit der federnden Mittel zur Verankerung des Fliehgewichtes sowohl in bezug auf ihre Anzahl als auch in bezug auf ihre Anordnung durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 12 gewahrt sein.

Die Befestigung der federnden Mittel am Fliehgewicht bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung kann unter Einsparung besonderer Ankerschrauben in vorteilhafter Weise nach Patentanspruch 13 erfolgen.

Eine vorteilhafte Befestigung der federnden Mittel an der betreffenden Kupplungehälfte bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung hat Patentanspruch lk zum Gegenstand.

Dabei kann diese Befestigung nach Art eines bajonettartigen Schnellverschlusses entsprechend Patentanspruch 15 bei der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung gestaltet sein.

Bei einem Einsatz einer Fliehkraftkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 16 arbeitet das hydrodynamische Getriebe nur in der Anfahrphase des Fahrzeuges, während die Fliehkraftkupplung unter normalen Fahrbedingungen das hydrodynamische Getriebe überbrückt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die

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Fliehkraftkupplung vom Fahrzustand her zu steuern. Zu diesem Zweck ist bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Anordnung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch l6 getroffen.

Um beim Überbrücken eines hydrodynamischen Getriebes dessen Wandlungsbereich nicht einzuschränken, kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Auslegung nach Patentanspruch 17 vorgenommen sein.

Wird als Antrieb eines Fahrzeuges ein Gleichstrom-Nebenschluß-Motor mit nachgeschaltetem Anfahrwandler verwendet, würde ein Wandlerbetrieb mit Turbinendrehzahlen oberhalb der im wesentlichen konstanten Motornenndrehzahl infolge der inneren Wandlerverluste eine unnötige Lrietungseinbuße zur Folge haben. Zur Vermeidung dieses Nachteiles kann bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung die Kupplungscharakteristik entsprechend Patentanspruch iß gestaltet sein.

Bei einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor mit nachgeschaltetem Anfahr-Wandler ist es zur Ausnutzung des vollen Wandlungsbereiches erwünscht, die Einschaltdrehzahl der zur Überbrückung dienenden Fliehkraftkupplung relativ nahe an die Nenndrehzahl des Motores zu legen. Bei einer ohne Servounterstützung ihrer Fliehgewichte arbeitenden Fliehkraftkupplung ergaben sich dann jedoch «ehr hohe Schlupfverluste, weil die Kurve des übertragbaren Kupplungsmomentes einer solchen Kupplung vom Nennpunkt des Motores weit entfernt liegt. Bei einer mit ständiger Servounterstützung arbeitenden Fliehkraftkupplung bestünde die Gefahr, daß bei Reduzierung der den Motor speisen-

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den Batteriespannung die zulässigen Schaltmomente überschritten werden. Dem könnte dadurch begegnet werden, daß man die Einschaltdrehzahl der Fliehkraftkupplung noch näher an die Motornenndrehzahl legt. Dies hätte jedoch zur Folge, daß die Fliehgewichte eine große Masse aufweisen und ihre federnden Verankerungen entsprechend kräftig dimensioniert sein müßten. Diese Lösung ist jedoch bei einer beispielsweise infolge der beschränkten Platzverhältnisse eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb im freien Ringraum des hydrodynamischen Wandlers untergebrachten Fliehkraftkupplung wegen des kleinen Querschnittes dieses Ringraumes nicht zu verwirklichen.

Bei der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung ist es durch die Merkmale des Patentanspruches 19 ermöglicht, die Einschaltdrehzahl in Nähe unterhalb und die Synchrondrehzahl in Nähe oberhalb der Motornenndrehzahl zu legen, ohne daß die erläuterten Nachteile auftreten.

Beim Betrieb von Elektrofahrzeugen, bei denen ein fremderregter Gleichatrom-Nebenschluß-Motor mit einem großen Feldstellbereich wie beispielsweise 1:6 bis 1:8 und einer niedrigen Nenndrehzahl in Verbindung mit einer hydrodynamischen Anfahrkupplung verwendet wird, ist es zur Beseitigung der Verluste vorteilhaft, auch die Anfahrkupplung mit einer Fliehkraftkupplung nach der Erfindung zu kombinieren. Zu diesem Zweck wird das Turbinenrad der Anfahrkupplung mit der die Fliehgewichte verankernden Kupplungehälfte und das Pumpenrad mit der mit den Fliehgewichten in Reibschluß bringbaren Kupplungehälfte der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung verbunden. Dadurch kann erreicht werden, daß die Drehmomentübertragung im Anfahrbereich rein hydrodynamisch und im Hauptfahrbereich, in dem

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die Turbinendrehzahlen größer als die Motornenndrehzahl sind, rein mechanisch erfolgt.

Wie eine Fliehkraftkupplung nach der Erfindung beispielsweise ausgebildet sein kann, ist im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsform zur Überbrückung eines hydrodynamischen Wandlers beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt des

Wandlers mit in seinem freien Ringraum angeordneter Fliehkraftkupplung nach der Erfindung in einer die Drehachse enthaltenden Ebene,

Fig. 2 einen drehachsnormalen Teilquerschnitt durch den Wandler nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Teilquerschnitt zur Darstellung der Zwischenstellung des Fliehgewichtes,

Fig. k eine Draufsicht auf die Federbefestigung nach Pfeilrichtung IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt des Wandlers in der die Drehachse sowie die Achse eines Mitnehmerbolzene enthaltenden Ebene nach Linie V-V in Fig. 2,

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Fig. 6 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialechnitt des Wandlers in der die Drehachse und die Federachse einer Federbefestigung enthaltenden Ebene nach Linie VI-VI in Fig. 2,

Fig. 7 einen der Fig. 2 entsprechenden Teil-

querschnitt des Wandlers zur Darstellung der Kupplungsstellung des Fliehgewichtes bei Wandler-Lastbetrieb,

Fig. 8 einen der Fig. 2 entsprechenden Teilquerschnitt des Wandlers zur Darstellung der Kupplungsetellung des Fliehgewichtee bei Wandler-Bremsbetrieb,

Fig. 9 einen der Fig. 2 entsprechenden Teilquerschnitt des Wandlers zur Darstellung einer Variante mit für die beiden Wandler-Betriebsarten symmetrischer Federkennung der das Fliehgewicht verankernden federnden Mittel, und

Fig.10 ein Schaubild zur Darstellung des jeweiligen Verlaufes des von der Fliehkraftkupplung der Fig. 1 bis 9 Übertragbaren Drehmomentes und des von einem dem Wandler in Fig. 1 im Kraftfluß vorgeschalteten Gleichstrom-Nebenschluß-Motores abgegebenem Drehmoment jeweils über der Turbinendrehzahl des Wandlers.

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Mit Bezug auf Fig. 1 sind in einem feststehenden ringförmigen Wandlergehäuse 11, das konzentrisch zur Drehachse 12 angeordnet ist, ein über ein umlaufendes Gehäuseteil 13 mit einer Eingangswelle \k drehfest verbundenes Pumpenrad 15 - ein mit einer Ausgangewelle l6 drehfest verbundenes Turbinenrad 17 sowie ein in der einen Drehrichtung über einen Freilauf l8 undrehbar am Wandlergehäuse 11 festgelegtes Leitrad 19 drehbar gelagert.

Arbeitet der Wandler als Anfahrwandler in einem Fahrzeug mit Elektroantrieb entsprechend Fig. 10, dann wird die Eingangswelle Ik von einem Gleichetrom-Nebenschluß-Motor angetrieben, während die Auegangswelle 16 - beispielsweise über ein Gangwechselgetriebe - mit Fahrzeugrädern gekoppelt ist.

In dem ringförmigen Innenraum 20 des Wandlers ist die erfindungsgemäße Fliehkraftkupplung so angeordnet, daß eine Kupplungshälfte 21 - an der Fliehgewichte 22 über federnde Mittel 23 verankert sind - mit dem Turbinenrad 17 und die andere, mit den Fliehgewichten 22 in Reibschluß tretende Kupplungshälfte 2k mit dem Pumpenrad 15 drehfest verbunden sind.

Die Kupplungshälfte 21 weist einen U-Ring 25 (vgl. insbesondere Fig. 5) auf, zwischen dessen Schenkel 26 und 27 als Fliehgewichte arbeitende - vorzugsweise vier - Ringsektorelemente 28 angeordnet sind. Von seinem zylindrischen Innenmantel 29 (vgl. insbesondere Fig. 3,7 und 8) ausgehend, weist das Ringsektorelement 28 zwei Ausnehmungen 30 auf, die jeweils von einer nach Art eines Wälzlagers arbeitenden Hülse 31 durchsetzt ist. Die Hülse 31 ist auf einem Mitnehmerbolzen 32 (Fig. 5) drehbar gelagert, dessen Enden 33 und 3'» in je einer korrespondierenden

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Lageröffnung 35 bzw. 36 des benachbarten Steges 26 bzw. 27 gehaltert sind.

Die Ausnehmung 30 weist für den Eingriff des Mitnehmerbolzens 32 bzw. seiner Hülse 31 eine Eingriffsfläche 37 (Fig. 8) zur Ableitung einer die Anpreßkraft am Fliehgewicht verstärkenden zentrifugalen Servokraftkomponente für den Lastbetrieb des Wandlers aus dem Drehmoment der Ausgangswelle l6 auf. Für den Bremsbetrieb des Wandlers ist die Ausnehmung 30 mit einer Eingriffsfläche 38 (Fig. 7) zur Ableitung einer die Anpreßkraft am Fliehgewicht reduzierenden zentripetalen Servokraftkomponente versehen.

Die federnden Mittel 23 stützen sich mit ihrem zur Drehachse 12-12 radial inneren Ende am Boden 39 (Fig. 3 und 9) einer in Umfangerichtung zwischen den Ausnehmungen 30 liegenden und vom zylindrischen Außenmantel ko des Ringsektorelementes 28 ausgehenden Ausnehmung kl ab. Das radial äußere Ende der federnden Mittel 23 ist an einem Federteller k2 eingespannt. In Fig. k sind zwei zueinander senkrechte Bezugsachsen des Federtellere 42 bei 43 bzw. kk angedeutet. In den Richtungen der Bezugsachse 43 wird der Federteller k2 von zwei Endflächen '»5 begrenzt, deren gegenseitiger Abstand '»6 kleiner ist als der lichte Abstand 47 der Schenkel 26 und 27. In den Richtungen der Bezugsachse kk ist der Federteller k2 an seinen betreffenden Enden mit Haltezungen kB und *»9 (Fig. k) versehen, die jeweils in eine korrespondierende Ausnehmung 50 bzw. 51 (Fig. 6) des benachbarten Schenkels 26 bzw. 27 eingesetzt sind. Der gegenseitige Abstand 52 der äußeren Enden der Haltezungen kB und k9 ist größer als der Abstand k?. Auf diese Weise können die Federteller k2 - mit ihrer Bezugsachse kk parallel zu den Sehen-

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kein 26,27 ausgerichtet - in die Ausnehmungen kl eingeführt und unter Verdrehen um 90 bajonettartig mit ihren Haltezungen k8,k9 in die Ausnehmungen 50,51 eingesetzt werden.

Die andere Kupplungshälfte 2k ist mit einem die Schenkel und 27 übergreifenden L-Profilring 53 mit einer inneren zylindrischen Reibfläche ^k versehen, die mit Reibbelägen 55 am Außenmantel kO des Ringsektorelementes 28 zusammenarbeitet.

Das Ringsektorelement 28 wird durch die federnden Mittel in einer in den Fig, 2,k, 5 und 9 gezeichneten Freilauf stellung 56 gegenüber seiner Kupplungehälfte 21 gehalten, in der die Reibbeläge 55 um das radiale Spiel 57 gegenüber der Reibfläche 5Ί gelüftet sind. In den Umfangerichtungen der Drehachse 12-12 weisen die Eingriffefläche 37 ein Bewegungespiel 58 (Fig. 7) und die Eingriffefläche 38 ein Dewegungsspiel 59 (Fig. 8) gegenüber dem Mitnehmerbolzen 32 bzw. seiner Hülse 31 auf, wenn sich das Ringsektorelement 28 in der Freilaufstellung befindet. Auf diese Weise gelangt das Ringsektorelement 28 wenn seine Fliehkraft die Vorepannkraft der federnden Mittel 23 überwindet - in Zwischenstellungen 60 (Fig. 2), in denen seine Reibbeläge 55 zwar in Reibschluß mit der Reibfläche 5'i gebracht sind - seine zugehörige Eingriffsfläche (37 in Fig. für Lastbetrieb des Wandlers) für die Servokraftkomponente sich jedoch noch außer Eingriff gegenüber dem Mitnehmerbolzen 32 bzw. dessen Hülse 31 befindet (d.h., das Spiel 6l zwischen Freilaufeteilung 56 und Zwiechenetellung 60 ist stets kleiner als das Dewegungsspiel 58 bzw. 59)· Damit erfolgt Drehmomentübertragung zwischen den Kupplungshälften 21 und 2k in den

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Zwischenstellungen 6o ausschließlich über die federnden Mittel 23« wie deren gezeichnete Auslenkung 62 in Fig. 3 verdeutlicht.

Die federnden Mittel 23 können aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Schraubenfedern (Fig. 2 und 6) bestehen, von denen in Fig. 3 in vereinfachter Darstellung lediglich die äußere, weite Feder gezeichnet ist.

Fig. 9 zeigt die Ausbildung der Einspannstellen für die Federenden der federnden Mittel 23, um eine relativ große wirksame Federlänge 63 zu erhalten, die sich beim Wechsel zwischen Last- und Bremsbetrieb des Wandlers nicht ändert. Dies kann einmal durch eine kurze, für beide Detriebszustände gleichlange Einspannlänge 6k am Federteller k2 - zum anderen durch eine kurze, für beide Betriebszustände gleichlange Einspannlänge (geneigte Wandabschnitte 65 und 66 der Ausnehmung ki) am Hingsektorelement 28 oder durch beide Maßnahmen zugleich erreicht werden.

Fig. 3 zeigt die Ausbildung der Einspennstellen für die Federenden der federnden Mittel 23« um für den Lastbetrieb des Wandlers eine härtere Federkennung zu erhalten als für den Bremsbetrieb. Dies ist durch eine kürzere wirksame Federlänge 67 gegenüber der größeren Federlänge 63 für den Dremsbetrieb erreicht. Diese Verkürzung kann zum einen durch eine größere Einspannlänge 68 am Federteller Ί2, zum anderen durch eine größere Einspannlänge (federachsparalleler Wandabschnitt 69 der Ausnehmung kl) oder durch beide Maßnahmen zugleich erzielt werden.

Mit steigender Fliehkraft und damit sich vergrößernder Anpreßkraft verlagert sich das Ringsektorelement 28 unter Beibehal-

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tutig des Heibschlusses seiner Reibbeläge 55 an der Reibfläche 5*» gegenüber seiner Kupplungshälfte 21 (U-Ring 25) bei Lastbetrieb des Wandlers in eine Kupplungsstellung 70 (Fig. 7) und bei Dremsbetrieb in eine Kupplungsstellung 71 (Fig. 8).

In der Kupplungsstellung befindet sich der Mitnehmerbolzen 32 über seine Hülse 31 in Eingriff mit der Eingriffsfläche 37 des Fliehgewichtes, so daß der aus der Fliehkraft sich ergebenden Anpreßkraft eine vom Drehmoment der Kupplungshälfte 21 abgeleitete zentrifugale Servokraftkomponente überlagert wird.

Dagegen befindet sich der Mitnehmerbolzen 32 bzw. seine Hülse 31 in der Kupplungsstellung 71 in Eingriff mit der Eingriffsfläche 38. so daß der von der Fliehkraft abhängigen Anpreßkraft eine vom Drehmoment der Kupplungshälfte 21 abgeleitete zentripetale Servokraf tkoniponente überlagert wird.

Auf diese Weise wird das übertragbare Drehmoment der Fliehkraftkupplung bei Lastbetrieb vergrößert und bei Dremsbetrieb reduziert .

In dem Schaubild der Fig. 10 ist auf der Abszissenachse die Turbinendrehzahl ⁿ ₁₇ des Turbinenrades 17 aufgetragen. Der positive Abschnitt +M der Ordinatenachse entspricht dem Lastbetrieb und der negative Abschnitt -M dem Dremsbetrieb des Wandlers in Fig. 1. Die Eingangswelle l4 soll von einem Gleichstrom-Nebenschluß-Motor angetrieben sein. Dann gibt die Kurve +M₁J, den Verlauf des Drehmomentes der Eingangswelle l't wieder, wenn der Motor mit seiner Nenndrehzahl (Kurvenpunkt 72) bei Lastbetrieb des Wandlers läuft. Der Motor ist durch Reduzierung der Gleichstromspannung auf etwa halbe Nenndrehzahl

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(Kurvenpunkt 73) herunterschaltbar. Der entsprechende Verlauf des Drehmomentes der Eingangswelle Ik ist durch die Kurve

^+Ml*»(red) ^wiederS^eS^eben·

Die bei Bremsbetrieb entsprechenden beiden Verläufe des Drehmomentes der Eingangswelle Ik sind durch die Kurven -M₁/. und
-M.r / j\ dargestellt, zwischen denen ein regelungstechnisch bedingter knickförmiger Übergangebereich 7k mit den Kurvenendpunkten 75 und 76 liegt.

Die mit gestrichelten Linien dargestellten Kurven + 77 und -77 geben den Verlauf des von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung übertragbaren Drehmomentes bei Last- und Bremsbetrieb wieder, wenn sich das Fliehgewicht 22 in den Zwischenstellungen 60 befindet, d.h., wenn seine Anpreßkraft ausschließlich
proportional der Fliehkraft ist.

Die mit strichpunktierten Linien dargestellten Kurven +78 und -7β geben den Verlauf des von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung übertragbaren Drehmomentes bei Last- und Bremsbetrieb wieder, wenn die Mitnehmerbolzen 32 in beiden Drehrichtungen zentrifugale Servokraftkomponenten erzeugen.

Die als punktierte Linie dargestellte Kurve -79 gibt den Verlauf des von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung bei
Bremsbetrieb übertragbaren Drehmomentes wieder, wenn der Mitnehmerbolzen 32 bzw. seine Hülse 31 im Zusammenwirken mit der Eingriffefläche 38 eine zentripetale Servokraftkomponente am
Fliehgewicht 22 erzeugt, d.h., die aus der Fliehkraft resultierende Anpreßkraft reduziert.

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Eine in ihrem Verlauf durch das Kurvenminimum 8o des Drehmomentverlaufes +M ./ .x festgelegte Kurve 8l stellt den Verlauf der zulässigen Schaltmomente dar, die zur Vermeidung von Schaltstößen im Kraftübertragungsetrang 1*1,16 nicht von dem von der Fliehkraftkupplung übertragbaren Drehmoment überschritten werden soll.

Die Vorspannkraft der federnden Mittel 23 ist so gewählt, daß die Einschaltdrehzahl (Kurvenpunkt 82), bei der die Fliehkraft des Fliehgewichtes 22 die Vorspannkraft überwindet, etwas mehr als 50% der Nenndrehzahl 72 des Motors beträgt. Auf diese Weise bleibt der volle Wandlungebereich des Wandlers erhalten. Dei steigender Turbinendrehzahl M _ befindet sich das Fliehgewicht 22 in den Zwischenstellungen 6θ, so daß die federnden Mittel 23 allein an der Drehmomentübertragung beteiligt sind und das übertragbare Drehmoment der Kupplung entsprechend dem Abschnitt 83 der Kurve + 77 bei Lastbetrieb verläuft.

Wenn das Fliehgewicht 22 bei der Kupplungsdrehzahl 8k in seine Kupplungsstellung 70 gelangt, wird seine Anpreßkraft durch den Mitnehmerbolzen 32 verstärkt und das übertragbare Drehmoment der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung verläuft nach einem Übergangsbereich 85 entsprechend dem Kurvenabschnitt 86 der Kurve +78. Auf diese Weise liegt die Synchrondrehzahl 87, ab der beide Kupplungshälften 21 und 2k schlupffrei umlaufen, nahe bei der Nenndrehzahl 72.

Für den Oremsbetrieb sind die federnden Mittel 23 weicher ausgelegt (größere wirksame Federlänge 63), so daß das von der Fliehkraftkupplung nach der Erfindung übertragbare Drehmoment

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in dem Übergangsbereich 7k entsprechend dem Kurvenabschnitt 88 der Kurve -79 zwischen den Kurvenendpunkten 75 und 76 verläuft, um Schaltstöße im Übertragungestrang l4,l6 zu vermeiden,

Bei zur Einschaltdrehzahl 82 abfallender Turbinendrehzahl η _ geht im Breinsbetrieb der Verlauf des von der erfindungsgemaßen Fliehkraftkupplung übertragbaren Drehmomentes auf den Kurvenabschnitt 89 der Kurve -77 über, bei der nur noch die federnden Mittel 23 Drehmomente übertragen. Auf diese Weise ist auch bei Bremsbetrieb ein weiches Einsetzen des Reibkontaktes zwischen den Kupplungehälften 21 und 2k gewährleistet.

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, ^ss ·

Leerseite

Claims

DEUTSCHE AUTOMOBILGESELLSCHAFT MBH DAUG 56

1*». September 1977 Hannover

"Fliehkraftkupplung"

Patentansprüche:

(1.j Fliehkraftkupplung mit wenigstens einem jeweils über federnde Mittel an der einen Kupplungshälfte in einer die Relativdrehung beider Kupplungshälften freigebenden Freilaufstellung verankerbaren Fliehgewicht, das von wenigstens einem Mitnehmer dieser Kupplungshälfte in den Drehrichtungen der Kupplungsachse .antreibbar und bei Überwindung einer Vorspannkraft der federnden Mittel unter den Einfluß der Fliehkraft aus der Freilaufstellung in eine Kupplungsstellung verlagerbar ist, in der es sowohl in Eingriff mit dem Mitnehmer als auch in Reibschluß mit der anderen Kupplungehälfte steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht (22) in seiner Freilaufstellung (56) ein Bewegungespiel (58 bzw. 59) in den Drehrichtungen gegenüber dem Mitnehmer (Mitnehmerbolzen 32) aufweist und in Zwischenstellungen (60 in Fig. 3) verlagerbar ist, in denen es zwar mit der anderen Kupplungshälfte (Reibfläche 5*0 in Reibschluß - jedoch mit seiner Kupplungehälfte (21) ausschließlich Über die unabhängig vom Mitnehmer (Mitnehmerbolzen 32) am Fliehgewicht (22)

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ORIGINAL INSPECTED

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befestigten federnden Mittel (23) in drehmomentübertragender Verbindung steht.

2. Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) in den beiden Drehrichtungen unterschiedliche Federkennungen (wirksame Federlängen 63 und 67) für die Zwischenstellungen (60) aufweisen.

3· Fliehkraftkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) in den beiden Drehrichtungen unterschiedliche wirksame Federlängen (63 und 67) für die Zwischenstellungen (60) aufweisen.

k. Fliehkraftkupplung mit wenigstens einem über federnde Mittel an der einen Kupplungehälfte in einer die gegenseitige Relativdrehung beider Kupplungehälften freigebenden Freilaufstellung gehaltertem F Liehgewicht, das wenigstens eine mit einer dieser Kupplungehälfte zugeordneten korrespondierenden Eingriffefläche zusammenarbeitende Eingriffsfläche zur Ableitung einer drehachsnormalen Servokraftkomponente aus dem Drehmoment dieser Kupplungshälfte aufweist, und bei der das durch die federnden Mittel in einer Freilaufstellung gehaltene Fliehgewicht bei Überwindung einer Vorspannkraft der federnden Mittel unter dem Einfluß der Fliehkraft in eine Kupplungsstellung verlagerbar ist, in der sowohl die Eingriffsflächen für die Servokraftkomponente Miteinander in Eingriff stehen als auch das Fliehgewicht in Reibschluß mit der anderen Kupplungshälfte gebracht ist, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß die korrespondierenden Eingriff sflachen (37 und Hülse 31 bzw. 38 und Hülse 31) für die Servokraftkomponente in den Drehrichtungen der Kupplungsachse (12-12) ein Bewegungsspiel (58 bzw. 59) zueinander aufweisen,

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wenn das Fliehgewicht (22) in seiner Freilaufstellung (56) steht, und das Fliehgewicht (22) in Zwischenstellungen (60) verlagerbar ist, in denen es zwar mit der anderen Kupplungehälfte (Reibfläche 5k) in Reibschluß steht - jedoch mit seiner Kupplungshälfte (21) ausschließlich über die am Fliehgewicht (22) und an der Kupplungshälfte (21) unabhängig von den Eingriff sflachen (37 und Hülse 31 bzw. 38 und Hülse 31) befestigten federnden Mittel (23) in drehmomentübertragender Verbindung steht.

5· Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis Ί , dadurch gekennzeichnet, daß für jede Drehrichtung gesonderte korrespondierende Eingriffsflächen (37 und Hülse 31 bzw. 38 und Hülse 31) vorgesehen sind.

6. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Servokraftkomponenten in den beiden Drehrichtungen dem Betrage nach verschieden sind.

7· Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Servokraftkomponente (Eingriffefläche 38) der einen Drehrichtung zentripetal gerichtet ist.

8. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (Hülse 31) mit der Eingriffefläche (37 bzw. 38) des Fliehgewichtee (22) für die Servokraftkomponente zusammenarbeitet.

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9. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Fliehgewicht (22) verankernde Kupplungehälfte (21) einen U-Ring (25) aufweist, zwischen dessen beiden Schenkel (26 und 27) das Fliehgewicht (22) angeordnet ist.

10. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9i mit einem mit seiner Achse parallel zur Kupplungeachse angeordneten Mitnehmerbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerbolzen (32) mit seinen Enden (33 und 3*0 in jeweils einem Schenkel (26 bzw. 27) des U-Ringes (25) abgestützt ist.

11. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, mit einem als Fliehgewicht arbeitenden Ringsektorelement mit zylindrischer Innenmantelfläche, bei der der Mitnehmer mit einer Eingriffsfläche einer von der Innenmantelfläche ausgehenden Ausnehmung zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (30) die Innenmantelfläche (29) vollständig unterbricht, jedoch gegenüber der Außenmantelfläche (kO) des Ringsektorelementes (28) geschlossen ist.

12. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringsektorelement (28) wenigstens eine von seiner Außenmantelfläche (kO) ausgehende zusätzliche Ausnehmung (kl) für die Anordnung der federnden Mittel (23) aufweist.

13« Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) unmittelbar am Grund (39) ihrer Ausnehmung (kl)abgestützt sind.

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lk. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13f dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (23) durch einen als Niederhalter arbeitenden Federteller (Ί2) gegen den Grund (39) der Ausnehmung CiI) verspannt sind, der in korrespondierenden Ausnehmungen (50 und 51) der Schenkel (26 und 27) des U-Ringes (25) gehaltert ist.

15· Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der als Niederhalter arbeitende Federteller (¹IZ) in den Richtungen einer ersten federachsnormalen Tellerachse (^3) von zwei Endflächen (Ί5) begrenzt ist, deren gegenseitiger Abstand (k6) höchstens gleich dem gegenseitigen lichten Abstand (47) der Schenkel (26 und 27) des U-Ringes (25) ist, und in den Richtungen einer zur ersten Tellerachse wenigstens annähernd senkrechten zweiten federachsnormalen Tellerachse (44) zwei einander diametral gegenüberliegende Haltezungen (48 und 49) aufweist, deren freie Enden einen größeren gegenseitigen Abstand (52) als die Schenkel (26 und 27) des U-Ringes (25) aufweisen.

16. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15« zur Überbrückung eines in den Drehmomentübertragungsstrang zwischen Antriebsmaschine und Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges eingeschalteten hydrodynamischen Getriebes, insbesondere Wandlers, dadurch gekennzeichnet, daß die das Fliehgewicht (22) verankernde Kupplungshälfte (21) mit dem mit den Fahrzeugrädern gekoppelten Abschnitt (Ausgangswelle l6) des Drehmomentübertragungsetranges (12, l6) verbunden ist.

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17· Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdrehzahl (82) der das Fliehgewicht (22) verankernden Kupplungehälfte (21) - bei der das Fliehgewicht (22) in Reibkontakt mit der anderen Kupplungshälfte (24) gelangt - etwa halb so hoch ist wie ihre Synchrondrehzahl (87) - bei der die andere Kupplungshälfte (24) schlupffrei angetrieben ist.

l8. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 mit einem das Fahrzeug antreibenden Gleichstrom-Nebenschluß-Motor, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchrondrehzahl (87) der das Fliehgewicht (22) verankernden Kupplungehälfte

(21) etwa so hoch wie die Nenndrehzahl (72) des Gleichstrom-Nebenachluß-Motores ist.

19· Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Reibschluß bewirkende Normalkraft des Fliehgewichtes (22) in dem Drehzahlbereich zwischen der Einschaltdrehzahl (82) und der Kupplungsdrehzahl (84), bei der der Mitnehmer (Hülse 31) mit dem Fliehgewicht

(22) in Eingriff gelangt, ausschließlich proportional zur Fliehkraft ist und in dem anschließenden Drehzahlbereich zwischen der Kupplungsdrehzahl (84) und der Synchrondrehzahl (87) in zusätzlicher Abhängigkeit (Eingriffsfläche 37) von dem Drehmoment (Mitnehmerbolzen 32) der das Fliehgewicht (22) verankernden Kupplungshälfte (21) steht.

20. Fliehkraftkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, deren eine Kupplungshälfte mit einem als Antrieb eines Fahrzeuges arbeitenden und im Bremsbetrieb von seiner Nenndreh-

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zahl auf eine reduzierte Drehzahl herunterschaltbaren Gleichstrom-Nebenechluß-Motor und deren andere Kupplungehälfte mit Fahrzeugrädern gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (Hülse 31) in dem sich durch das Herunterschalten im Dremsbetrieb ergebenden Übergangebereich (7^) zwischen dem Drehmomentverlauf (-M₁/.) des Motors (Eingangswelle Ik) bei Nenndrehzahl-Betrieb und dem Drehmomentverlauf (-M₁A/ _rt\) bei Betrieb mit reduzierter Drehzahl mit einer eine zentripetale Servokraftkomponente erzeugenden Eingriffsfläche (38) des Fliehgewichtes (22) in Eingriff steht.

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