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Fliehkraftkupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf
eine Fliehkraftkupplung für Kraftfahrzeuge zum kraftschlüssigen Kuppeln der treibenden
und getriebenen Welle, bei der das eine Kupplungsglied mit zwei Klinken versehen
ist, die bei gleicher Umlaufgeschwindigkeit der beiden zu kuppelnden Teile in Aussparungen
des anderen Kupplungsteiles eingreifen und ferner je ein unter Federkraft stehendes,
der Kupplungsbewegung entgegenwirkendes Gegengewicht aufweisen.
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Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Beispielsweise wurde eine Fliehkraftkupplung
vorgeschlagen, bei welcher Reibsegmente beim Antrieb der Welle unter dem Einfluß
der Fliehkraft nach außen geschleudert und durch Reibeingriff mit einer Trommel
gekuppelt werden. Die Reibsegmente werden jedoch erst dann radial nach außen und
in Eingriff mit den in der Trommel vorgesehenen Öffnungen bewegt, wenn die Geschwindigkeit
der Antriebswelle noch weiter ansteigt. Ein solcher Reibeingriff ist in mechanischer
Hinsicht bedenklich.
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Es ist auch bekannt, eine Fliehkraftkupplung mit Klinken zu versehen,
um das In- und Außereingriffkommen zwischen sich drehenden Teilen zu bewirken. Diese
bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die auf die Klinken in aufeinanderfolgenden
Stellungen ihrer Kupplungsbewegungen wirkenden Fliehkräfte nicht richtig ausgeglichen
sind.
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Gemäß der Erfindung werden die erwähnten Nachteile dadurch behoben,
daß die Gegengewichte seitlich der zu den zugehörigen Klinken durch die Wellenachse
gehenden Ebene liegen und mit ihnen durch die Welle umgreifende Mittelstücke verbunden
sind, in denen der Kupplungsbewegung entgegenwirkende Federungen untergebracht sind,
wobei jeweils die eine-Klinke an dem Endstück des Gegengewichts der anderen Klinke
geführt ist.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungsformen der Kupplung
gemäß der Erfindung.
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Fig. i veranschaulicht die Kupplung im Schnitt nach der Linie I-I
der Fig. 3.
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. i.
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Fig. q. ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig.3 und veranschaulicht
eine Einrichtung zum Ausgleich der Klinkenbewegung.
Fig. ; -zeigt
die Kupplung nach Fig. i in schematischer Darstellung, wobei die einzelnen Teile
die Kupplungsstellung einnehmen.
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Die Fig. 6 bis 8 zeigen andere Ausführungsformen der neuen Fliehkraftkupplung
im Schnitt.
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Gemäß der in den Fig. i bis 5 dargestellten Ausführungsform der Kupplung
ist ein Zahnrad 23 mit paarweise einander gegenüberliegend angeordneten seitlichen
Ansätzen oder Klinkenführungen d2 und 43 versehen. Die Klinkenführungen haben gekrümmte
Flächen .;.l. die, wie Fig. i zeigt, in die Kupplungsscheibe 39 hineinpassen. Die.
Ansätze d.2 weis.: n Führungsflächen 44u und die Ansätze 43 Entsprechende Führungsflächen
45 für die Klinken auf. Innerhalb der Kupplungsscheibe 39 liegt ein Paar Klinken
46, die beide je eine finit der Führungsfläche 4411 des Ansatzes d2 zusammen wirkende
Gleitfläche aufweisen und sich beide im wesentlichen nach dem Inneren des die Klinken
tragenden Käfigs zu erstrecken, der die Kupplungsteile innerhalb der Kupplungsscheibe
39 enthält. Jede Klinke weist ein Jochstück 47 auf, das für gewöhnlich bei 48 an
einem Ansatz 43 zur Anlage kommt. Jedes Jochstück hat einen Führungsansatz 49, der
zwischen einer Führungsfläche d.5 und der-' jenigen Seite der anderen Klinke verschiebbar
ist, die der Führungsfläche .1d.11 gegenüberliegt. Jede Klinke weist einen Schlitz
5o auf, in dem eine Kugel 5i liegt, die mittels einer Feder 52 nach außen und in
eine Vertiefung 53 hineingedrückt wird, die in dein mit der Klinke zusaminenwirIcenden
Teil -t9 vorgesehen ist.
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Für gewöhnlich werden die Klinken in das Innere des Klinkenkäfigs
in die in Fig. i veranschaulichte Stellung gedrückt, und zwar durch Federn 54. Jede
dieser Federn stützt sich auf dein Kopf 55 eines Schraubenbolzens 56 ab, der in
eine Öffnung 57 des Ansatzes 43 eingeschraubt ist. Zur Aufnahme der Bolzen sind
die Ansätze 42 sowie die Joche 47 mit z Öffnungen 58 und 5o versehen, die mit den
Öffnungen 57 in gleicher Flucht liegen. Die Federn 54 stützen sich finit ihren anderen
Enden auf einer Sitzfläche 6o an dem zugehörigen Jochstück d7 ab.
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Die Kupplungsscheibe 39 weist am Umfange mehrere im Abstand voneinander
angeurdnete Schlitze fit zum Eingriff der Klinken auf; diese Schlitze 6i sind in
solchen Abständen voneinander angeordn fit, daß einander gegenüberliegende Schlitzpaare
gleichzeitig finit den Klinken 46 in gleichet= Flucht liegen, So daß sie hei bestimmiten
Voraussetzungen die Klinken aufnehmen können.
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1 Die Gewindeenden der Schraubenbolzen 56 «-eisen Schlitze 62 zur
Aufnahme des in Fig. 2 veranschaulichten Sperrgliedes 63 auf, das durch eine Feder
64 gegen den Schlitz gepreßt I --Ird ' die sich gegen eine Einstellschraube 65 abstützt.
Die Klinkenfedern 54 ;find von außen leicht einzustellen, wozu jeder Bolzen-1 kopf
;5 mit einem der Schlitze 6i in Übereinstimmung gebracht wird. Bevor die Gewindebolzen
durch Verdrehen eingestellt «-erden. müssen die damit zusammenwirkenden Sperrglieder
(=,3 freigegeben werden, was durch Nachlassen der Spannung der Federn '-l durch:
teilweises Herausschrauben der Einstellschrauben 65 geschieht. - Nach dein Einsteller
werden die Sperrglieder 63 wieder in ihre alte Stellung überführt. Wird ein Gewindebolzen
5h mit einem Schlitz 6i in Übereinstimmung gebracht, so kann auch der ganze Bolzen
zusammen mit der Feder 5d entfernt und durch reue Teile ersetzt werden, ohne daß
die gante Kupplung auseinandergenommen -r_11 werden braucht.
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Damit die Klinken 46 sich gleichmäßig hach außen und nach innen bewegen,
ist ein Ausgleichsring 66 vorhanden, der die Welle 1.3 umgibt und einander gegenüberliegende,
nach außen gerichtete Schlitze 6; aufweist (siehe Fig. 41, und 5 1, in die Zapfen
68 eingreifen. Auf jedem Klinkenjoch 47 sind derartige Zapfen 68 angeordnet. Der
Ring 66 ist auf einer Lagerhülse 69 drehbar gelagert. Auf diese Weise sind die Klinken
46 miteinander gekuppelt, so daß sie ihre Bewegun gen gleichmäßig ausführen.
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Die äußeren Enden der Klinken 46 «-eisen zweckmäßig Lockenflächen
7« auf, die mit den Innenkanten der Schlitze f ,i zusammenwirken, um die Klinken
allmählich nach außen freizugeben, wenn Kupplungsscheibe und Käfig gemeinsam mit
einer bestimmten G:_-schwindigkeit umlaufen. Bewegen :.ich die Klinken d6 in den
Schlitzen 6I nach außen. so wird diese Bewegung dadurch begrenzt. <1a1.5 die
Jochstücke 47 an den Ansätzen 42 zur Anlage kommen, wobei die Jochstücke auf dein
Gewindebolzen 56 entlang gleiten.
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Ein Schnellgangantrieb ist für gewöhnlich i nur hei verhältnismäßig
;reisen Wagengeschwindigkeiten erforderlich. Infolgedessen können die Klinken bei
Anwendung entsprechender Klinkenfedern 54, die durch die Kugelriegel 51 noch etwas
unterstützt werden, entgegen der Einwirkung der Fliehkräfte, die die Klinken nach
außen zu bewegen trachten, in ihren unwirksamen Stellungen gehalten werden. und
zwar so lange, bis die schriebene kritische Geschwindigkeit erreicht «-orden ist.
Die Federn 5 _ wcnlen al=o :o eingestellt, daß die Klinken aal:len Geschleudert
werden, wenn die anzutreibende Welle- eine der Wagengeschwindigkeit emsprechende
Umdrehungszahl aufweist: bis die Kupplungsteile synchronen Lauf an-en,irimen Haben,
«-erden die Klinken an einer _@uf«~irtsbewegung
mittels einer Zahnraduntersetzung
gehindert, welche die Klinken mit einer Geschwindigkeit in Umlauf setzt, die geringer
ist als diejenige der Schlitze 61, die unmittelbar von der Welle 13 beeinflußt werden.
Infolge der Unterschiede der Umlaufgeschwindigkeiten von Schlitzen und Klinken gleiten
die einzelnen Teile so lange aneinander vorüber, bis die von der Maschine an die
Welle 13 ab-W (X gebene Kraft nachläßt, was zur Folge hat, daß die Umlaufgeschwindigkeit
des Kupplungsteiles 39 abnimmt. Bei Abnahme der Umlaufgeschwindigkeit erreicht die
Scheibe 39 rasch die Geschwindigkeit des Klinkenkäfigs, so daß die Klinken mit einem
Paar einander gegenüberliegender Schlitze gleiche Umlaufgeschwindigkeit annehmen;
die Klinken «-erden mit ihren Steuerflächen 7o nach außen bewegt. Ist der Eingriff
einmal erreicht, so drückt die auf die Klinken wirkende Fliehkraft die Klinken vollends
nach außen, so daß sie vollständig in die Schlitze der Kupplungsscheibe eindringen
und damit der Schnellgang sofort wirksam ,wird.
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Die Kugelriegel 51 sichern die Klinken gegen pendelnde und die übrigen
Teile gegen geräuschvolle Bewegungen so lange, bis die Geschwindigkeit erreicht
ist, bei der die Klinken nach außen gedrückt werden sollen.
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Solange die Maschine das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit antreibt,
die der erwähnten Schnellganggeschwindigkeit entspricht oder größer ist als diese
Schnellganggeschwindigkeit, und die Klinken 56 in den Schlitzen 6i liegen, bleibt
die Kupplung eingerückt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit jedoch unter diese sinkt,
werden die Klinken _1.6 bei der dargestellten Ausführungsform in die in Fig. i veranschaulichte
unwirksame Stellung zurückgedrängt. Dieses Zurückdrücken der Klinken tritt sofort
ein, wenn die durch den Antrieb hervorgerufene Reibung -zwischen den Schlitz- und
Klinkenflächen nachläßt oder wechselt. Wenn also der Fahrer des Wagens den Beschleunigerfußhebel
freigibt, so daß das Fahrzeug die Maschine antreibt, so hat diese Antriebsumkehrung
zur Folge, daß die Klinken zurückgezogen werden; die Kraftübertragung erfolgt dann
wieder ohne Schnellgang.
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Anstatt daß die die Schlitze aufweisende Hülse unmittelbar von der
Antriebswelle 13 angetrieben wird, während der Klinkenkäfig von der angetriebenen
Welle in -Umlauf gesetzt wird, kann die Anordnung auch umgekehrt gewählt sein, doch
ist die dargestellte Anordnung die zweckmäßigere.
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Die in Fig. 6 veranschaulichte Ausführungsform weicht etwas von derjenigen
nach den Fig. i bis 5 ab. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind Klinken 46 zwischen
den Fläche" 44 und .45 der Ansätze 42 des Rades 23 verschiebbar gelagert, und jede
Klinke weist eine Aussparung 47 auf, in die ein an der Klinke befestigter Stift
148 hineinragt. Die Klinken sind bezüglich ihrer Bewegung nach innen durch Anschläge
begrenzt, die sich seitlich vom Rad 23 aus und zwischen benachbarte Ansätze .L erstrecken.
An Stelle der bei der Anordnung nach den Fig. r bis 5 verwendeten Federn 54 sind
bei der Bauart nach Fig.6 Federn i 5o vorgesehen; jede dieser Federn ist zweckmäßig
mehrmals um den zugehörigen Zapfen I48 herumgewunden und erstreckt sich von diesem
Zapfen aus in einander entgegengesetzten Richtungen zwischen benachbarte Ansätze
42. Die Enden 151 einer jeden Feder wirken auf einstellbare Anschläge 152, die mit
Gewinde in die Ansätze 4.2 eingeschraubt sind. Durch die Schlitze 153 im Gewinde
kann mit Hilfe eines Werkzeuges die Federspannung leicht verstellt werden.
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Die Ansätze ?2 weisen ferner .,#lussparunen 154 zur Aufnahme eines
Sperrgliedes 155 auf und erstrecken sich auf die Anschlagglieder 152 zu. jedes Sperrglied
wird mittels einer Feder 156 gegen den Anschlag 152 in die Sperrlage gedrückt; jede
der Federn stützt sich an .einem :einstellbaren und mit G-,-winden versehenen St211glied
157 ab.
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Die Federn i 5o können von außen, ähnlich wie bei den vorhergehenden
Ausführungen, leicht eingestellt werden. -Die. Ausführungsform nach Fig. 7 entspricht
im wesentlichen der in Fig. i veranschaulichten mit der Abweichung, daß der Ausgleichsring
66 fortfällt. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. i und 7 wird durch den Jochteil
47 eine Schwierigkeit vermieden, die bei der Steuerung der Klinkenbewegung dadurch
entsteht, daß der Schwerpunkt der Klinken verhältnismäßig weit von der Drehachse
des Klinkenträgers entfernt liegt. Für gewöhnlich ist eine verhältnismäßig kleine
Klinkenbewegung erwünscht, um die Klinken in die Kupplungsstellung zu überführen;
bei bekannten Zentrifugalkupplungen beträgt die radiale Verlagerung des Schwerpunktes
nur einen geringen Prozentsatz des Abstandes der Drehachse von dem Schwerpunkt.
Im allgemeinen ist es erwünscht, eine Bewegung der Klinken zu verhindern, bis die
Kupplungsteile eine bestimmte Geschwindigkeit erlangt haben. In Fällen, in denen
diese Geschwindigkeit verhältnismäßig groß ist, müssen die die Klinkenbewegung verhindernden
Federn eine recht erhebliche Irraft auf die Klinken ausüben; daher ist die Verwendung
von verhältnismäßig dickem Federdraht erforderlich, der nicht ohne weiteres in dem
verhältnismäßig kleinen zur Verfügung stehenden Raum untergebracht werden kann.
Solche
Federn können auch nur schwer so geformt werden, daß sie
den Belastungsanforderungen Genüge leisten, da auch die Breite der für die :Federwindungen
zur Verfügung stehenden Klinkenräume beschränkt ist; bei der Bauart nach den Fig.
i und 7 hingegen ist der wirksame Teil der Klinken teilweise durch das gegenüberliegende
Ende gewichtsausgeglichen, so daß der Abstand des Klinkenschwerpunktes von der Drehachse
verringert ist. Der Abstand des Schwerpunktes kann durch entsprechende Ausgestaltung
der Klinken den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, und zwar ist dieser Abstand
bei der Ausführungsform nach Fig.7 ungefähr ebenso groß wie der Klinkenhub. Natürlich
kann dieses Verhältnis aber auch ein anderes sein. In Fig. 7 ist der vermutliche
Schwerpunkt jeder Klinke durch den Punkt X gekennzeichnet. Sein wirksamer Abstand
von der Achse in der Bewegungsrichtung der Klinke ist verhältnismäßig klein, so
daß nur die verhältnismäßig kleine, am Punkt 1 angreifende und in Richtung der Klinkenbewegung
wirksame Komponente der Fliehkraft das Ein- und Ausrücken der Klinke steuert.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 12 weist der Klinkenkäfig
:einander gegenüberliegende, paarweise angeordnete seitliche Ansätze oder Klinkenführungen
76 und 77 auf; die Ansätze 76 haben Klinkenführungen 7 8 und die Ansätze 77 entsprechende
Führungen ;79. Im Innern der mit Schlitzen versehenen Kupplungsscheibe 73 ist ein
Klinkenpaar 74. angeordnet; jede dieser Klinken besitzt eine Führungsfläche, die
auf einer Fläche 7 8 des Ansatzes ;76 gleitet und nach dein Innern des Klinkenkäfigs
zu gerichtet ist. Jede Klinke weist ein Jochstück So auf, das in einem Ansatz 77
geführt ist. jedes Jochstück trägt ein Gegengewicht 8i, das zwischen einer Führungsfläche
79 und derjenigen Seite der anderen Klinke verschiebbar ist, die der mit der Führungsfläche
78 zusammenwirkenden Fläche gegenüberliegt.
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Diejenige Seite bzw. Fläche jeder Klinke ;.4, die mit der Fläche 78
gleitend zusammenwirkt, ist auf der Zeichnung durch das Bezugszeichen 82 gekennzeichnet
und soll als die Grenzfläche bezeichnet werden. Die gegenüberliegende Seite bzw.
Fläche jeder Klinke 71. trägt das Bezugszeichen 83 und gleitet auf der Fläche 84.
des Führungsteiles 81 der anderen Klinke. Die Treibfläche 85 jeder Klinke 74 liegt
gegenüber der Führungsfläche 83 versetzt. Jede Klinke 7.4 weist außen eine Steuerfläche
86 auf. Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß die Treibfläche von dem inneren -Umfang
der Kupplungsscheibe 73 etwas weiter entfernt liegt als das äußere Ende der Grenzfläche
82. sofern die Kupplung, wie in Fig. 8 veranschaulicht; ausgerückt ist. Die Steuerfläche
86 erstreckt sich demnach in der durch den Pfeil 87 in Fig.8 angedeuteten Drehrichtung
nach vorn und radial nach innen. :Nehmen also die Klinken 74 die in Fig. 8 veranschaulichte
Lage ein, so liegt der höchste Punkt der Steuerfläche 86 am äußeren Ende der Grenzfläche
82 in einem Abstand 88 von der Innenwandung der Kupplungsscheibe 73.
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Um die Klinken 74 in der in Fig. 8 veranschaulichten Lage zu halten,
sind Federn 89 vorgesehen; jede Feder stützt sich auf dem Kopf 9o eines Gewindebolzens
9i ab, der in Aussparungen des zugehörigen Ansatzes ; 7 eingeschraubt ist; auch
die Jochstücke So weisen eine Aussparung auf, in denen die Bolzen 9I und die zugehörigen
Federn 89 verschiebbar gelagert sind. Die Jochstücke So dienen gleichfalls als Widerlager
derselben.
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Auch bei dieser Ausführungsform kann. ähnlich wie bei der Bauart nach
den Fig. i bis ,, ein auf der Zeichnung nicht veranschaulichter Ausgleichsring vorgesehen
sein, der einander gegenüberliegende Schlitze aufweist. in die von den Klinkenjochen
So getragene Zapfen 94. hineinragen. In der Kupplungsscheibe 73 s'nd mehrere am
Umfang verteilte, zur Aufnahme der Klinken dienende Schlitze ; 5 so im Abstand voneinander
angeordnet, daß einander gegenüberliegende Schlitzpaare gleichzeitig mit den Klinken
74 zusammenwirken können.
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Die mit Gewinde versehenen Schrauben- ' bolzen 9i ermöglichen eine
Einstellung der Federn 89, wenn die Köpfe cio der Schraubcnbolzen mit einem der
Schlitze 7 5 des Kupphingsteiles 73 in Übereinstimmung gebracht werden.
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Die Bewegung der Klinken 74 nach außen in die Schlitze 7,5 wird dadurch
begrenzt. <laß die Jochteile So auf die Ansätze 76 auftreffen. Bei dieser Bewegung
verschieben sich dic Jochstücke auf den Bolzen 9r.
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jede Klinke 74. weist eine Aussparung auf, die in Richtung auf die
Flache 8-1 des Gegengewichts 81 der anderen Klinke ztt geöffnet ist. In jeder Aussparung
c)6 ist ein zweites federndes Glied, beispielsweise eine Feder 97, untergebracht.
Jede Feder c)7 wirkt auf eine Kugel 98, die in der äußeren Aussparung 96 angeordnet
ist. In jeder Fläche 8.1. ist eine innere Riegelaussparung 99 zur teilweisen Aufnahme
der Kugel vorgesehen: zweckmäßig ist noch eine weitere äußere Aussparung ioo zur
Aufnahme der Kugel vorhanden. deren Abstand von der ersten zweimal so groß ist wie,
die mögliche radiale Ausä rtsbewegung jeder Klinke 74; bei der Auswärtsbewegung
der Klinken bewegen sich diese Klinken und ihre Führungsstücke 8i in
entgegengesetzten
Richtungen, aber um das gleiche Maß.
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Die in der Fig. 8 veranschaulichte Ausführungsform ist insbesondere
zur Anwendung bei einem Getriebe bestimmt, in welchem der Klinkenkäfig unmittelbar
von der Antriebswelle aus angetrieben wird, während die mit Schlitzen versehene
Kupplungsscheibe 73 unter Vermittlung eines Vorgeleges oder eines ähnlichen Hilfsgetriebes,
von der Antriebswelle aus in Umlauf gesetzt wird.
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Durch entsprechende Wahl und Einstellung der Hauptfedern 89 sowie
der zweiten Federn 97 kann die Arbeitsweise der Kupplung, d. h. das Ein- und Ausrücken
dieser Kupplung, innerhalb weiter Grenzen geändert werden.