DE2437777A1 - Centrifugal coupling with snap action operating between rotating parts - line of action of spring contact force is near to dead point - Google Patents
Centrifugal coupling with snap action operating between rotating parts - line of action of spring contact force is near to dead pointInfo
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Abstract
Description
Fliehkraftkupplung mit Schnappeffekt Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehkraftkupplung, beispielsweise zum Antrieb einer Luftpumpe für eine Nachverbrennungsanlage an einem Kraftfahrzeug, welche ein von einem Keilriemen antreibbares Eingangsteil und ein relativ zu diesem verdrehbares Ausgangsteil aufweist.Centrifugal clutch with snap effect The invention relates to a centrifugal clutch, for example to drive an air pump for an afterburning system on a motor vehicle, which has an input part that can be driven by a V-belt and has an output part which can be rotated relative to the latter.
Es sind allgemein Fliehkraftkupplungen bekannt, welche oberhalb einer bestimmten Drehzahl infolge der zunehmenden Fliehkraft ein Moment vom Eingangsteil auf ein Ausgangsteil übertragen.There are generally known centrifugal clutches which above a certain speed due to the increasing centrifugal force a moment from the input part transferred to an output part.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Reibungskupplung, beispielsweise für den obengenannten Zweck, zu erstellen, welche einen möglichst kleinen Rutschbereich aufweist und einen möglichst großen Luftdurchsatz noch bei niederen Drehzahlen ermöglicht. Gleichzeitig soll die Geräuschentwicklung auf ein Mindestmaß beschränkt bleiben.It is the object of the present invention to provide a simple friction clutch, for example, for the above purpose, to create which one as possible has a small slip area and the largest possible air throughput still with allows low speeds. At the same time, the noise development should be on Minimum dimensions remain limited.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fliehgewichte drehbar und federbelastet am Eingangsteil angeordnet sind und unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl über entsprechende Reibflächen das Antriebsmoment auf das Ausgangsteil übertragen. Damit ist sichergestellt, daß bei höheren Drehzahlen, bei welchen die Zusammensetzung der Abgase sowieso günstiger ist, eine Unterbrechung im Antrieb der Luftpumpe erfolgt und somit auch die Geräuschentwicklung, welche mit zunehmender Drehzahl sehr stark zunehmen würde, in ihrer Höhe begrenzt ist.According to the invention this object is achieved in that the flyweights rotatably and spring-loaded are arranged on the input part and below a predetermined Speed over corresponding friction surfaces the drive torque on the output part transfer. This ensures that at higher speeds, at which the Composition of the exhaust gases is more favorable anyway, an interruption in the drive the air pump takes place and thus also the noise, which with increasing Speed would increase very sharply, its height is limited.
Im Sinn der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, daß jeweils zwei Fliehgewichte drehachsenparallel zur Drehachse des Eingangsteiles drehbar und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind und sich ihre Schwerpunkte zwischen den Drehachsen befinden sowie daß jeweils den beiden zusammenwirkenden Fliehgewichten zwei auf Druck beanspruchte Schraubenfedern zugeordnet sind, deren Wirkungslinien im eingefahrenen Zustand radial innerhalb der Verbindungslinie beider Drehachsen verlaufen. Eine solche Ausgestaltung der Fliehgewichte ergibt eine gleichsinnige Bewegung derselben infolge der Fliehkraft und somit die Möglichkeit, die Rückholfedern in Form von Schraubenfedern jeweils zwei gegenüberliegenden Fliehgewichten zuzuordnen.In the sense of the invention, it is also advantageous that in each case two Flyweights can be rotated and mirrored parallel to the axis of rotation of the input part are arranged to each other and their centers of gravity are between the axes of rotation and that each of the two interacting flyweights stressed two under pressure Coil springs are assigned whose lines of action are radial in the retracted state run within the connecting line of the two axes of rotation. Such a design of the flyweights results in a movement in the same direction as a result of the centrifugal force and thus the possibility of the return springs in the form of coil springs each to be assigned to two opposing flyweights.
Gemäß der Erfindung ist eine erste Feder mit ihrer Wirkungslinie im eingefahrenen Zustand radial innerhalb der Verbindungslinie beider Drehachsen und im ausgefahrenen Zustand radial außerhalb angeordnet. Durch eine solche Anordnung dieser ersten Feder wird erreicht, daß diese Feder im eingefahrenen Zustand der Fliehgewichte zur Vergrößerung des Anpreßmomentes auf die Reibflächen herangezogen wird, während beim Ausfahren der Fliehgewichte oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl die gleiche Feder das Ausfahren der Fliehgewichte unterstützt. Somit wirkt diese erste Feder ähnlich einer übertotpunktfeder. Es wird damit der Bereich, in welchem die Kupplung rutscht, wesentlich verkürzt, was zur Erhöhung der Lebensdauer wesentlich beiträgt. Abgesehen von einer starken Wärmeentwicklung während dieses ungewollten Zustandes wird auch eine mögliche Geräuschentwicklung auf ein Mindestmaß begrenzt.According to the invention is a first spring with its line of action in retracted state radially within the connecting line of the two axes of rotation and arranged radially outside in the extended state. By such an arrangement this first spring is achieved that this spring in the retracted state of the Flyweights are used to increase the contact pressure on the friction surfaces is, while when extending the flyweights above a predetermined speed the same spring supports the extension of the flyweights. So this works first spring similar to an over-center spring. It becomes the area in which the clutch slips, significantly shortened, which significantly increases the service life contributes. Apart from a strong development of heat during this unwanted In the state of affairs, possible noise generation is also limited to a minimum.
Eine zweite Feder ist erfindungsgemäß radial innerhalb der ersten Feder angeordnet und ihre Wirkungslinie verläuft in allen Betriebszuständen radial innerhalb der Verbindungslinie der beiden Drehachsen. Diese zweite Feder sorgt dafür, daß die Fliehgewichte unterhalb einer bestimmten Drehzahl wieder in ihre eingefahrene Stellung zurückkehren. Durch die Vergrößerung des Abstandes der Schwerpunkte der Fliehgewichte während des Ausfahrens und durch das Überschreiten der Verbindungslinie der beiden Drehachsen durch die Wirkungslinie der ersten Feder ist natürlich ein Unterschied zwischen der Ausfahrdrehzahl und der Einfahrdrehzahl vorhanden. Dieser Hysterese-Effekt ist abhängig von der Größe der Bewegung der Fliehgewichte, vom Abstand der Wirkungslinie der ersten Feder von der Verbindungslinie sowie von dem Verhältnis der Federkräfte zwischen beiden Federn sowie deren radialem Abstand von der Drehachse.According to the invention, a second spring is radially inward of the first Arranged spring and its line of action runs radially in all operating states within the line connecting the two axes of rotation. This second spring ensures that the flyweights return to their retracted position below a certain speed Return position. By increasing the distance between the centers of gravity Flyweights during extension and by crossing the line connecting the two axes of rotation through the line of action of the first spring is of course a difference between the extension speed and the retraction speed available. This hysteresis effect depends on the size of the movement of the flyweights, from the distance of the line of action of the first spring from the connecting line and from the ratio of the spring forces between the two springs and their radial distance from the axis of rotation.
Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, daß die erste Feder eine große Federrate und die zweite Feder eine kleine Federrate aufweist und jeweils im Einbauzustand die Federkraft der ersten Feder kleiner ist als die der zweiten Feder. Durch diese Ausgestaltung der beiden Federn ist eine gute Schaltcharakteristik zu erzielen, d. h., beispielsweise eine sehr kleine Hysterese.According to the invention it is also proposed that the first spring a large spring rate and the second spring has a small spring rate and each in the installed state, the spring force of the first spring is smaller than that of the second Feather. This configuration of the two springs results in good switching characteristics to achieve, d. i.e., a very small hysteresis, for example.
Damit wird beispielsweise erreicht, daß die Fliehkraft durch Vergroßem des Schwerpunktabstandes der Fliehgewichte schneller ansteigt als die Kraft der Andruckfeder.It is thus achieved, for example, that the centrifugal force by enlarging the center of gravity distance of the flyweights increases faster than the force of the Pressure spring.
Gemäß der Erfindung sind die Fliehgewichte etwa scheibenförmig ausgeführt und weisen in den einander zugekehrten Stirnseiten Sackbohrungen für die Federn auf. Durch diese Bauweise ist die Kupplung in ihrer axialen Ausdehnung sehr vorteilhaft begrenzt und die Anordnung und Befestigung der Federn in den Fliehgewichten ist durch die Sackbohrungen sehr einfach herzustellen.According to the invention, the flyweights are approximately disk-shaped and have blind bores for the springs in the end faces facing one another on. This construction makes the coupling very advantageous in terms of its axial extension limited and the arrangement and attachment of the springs in the flyweights very easy to manufacture thanks to the blind holes.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor daß jedes Fliehgewicht einen in Richtung der Drehachse sich erstreckenden Fortsatz aufweist, welcher mit radialem Spiel in eine Ringnut zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil reicht. Dabei ist im Bereich dieser Ringnut auf dem Ausgangsteil ein Reibbelag angeordnet. Somit bildet die lichte Weite der Ringnut ein exaktes Maß für die radiale Schwenkmöglichkeit der Fliehgewichte und die Möglichkeit, einen relativ großen Durchmesser für die Reibfläche zu verwirklichen trotz eines geringen Innendurchmessers der Fliehgewichte.Another feature of the invention provides that each flyweight has an extension extending in the direction of the axis of rotation, which with radial play in an annular groove between the input part and the output part is enough. Included a friction lining is arranged in the area of this annular groove on the output part. Consequently the clear width of the ring groove forms an exact measure for the radial pivoting option the flyweights and the possibility of a relatively large diameter for the Realize friction surface despite the small inner diameter of the flyweights.
Gemäß der Erfindung liegen die Fortsätze der Fliehgewichte im ausgekuppelten Zustand im Bereich der Ringnut am Eingangsteil an.According to the invention, the extensions of the flyweights are in the disengaged Condition in the area of the annular groove on the input part.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 den Längsschnitt I-I durch die Fliehkraftkupplung; Fig. 2 die Ansicht der gleichen Fliehkraftkupplung von vorne.The invention is illustrated below with reference to the figures Embodiment explained in more detail. In detail: FIG. 1 shows the longitudinal section I-I through the centrifugal clutch; Fig. 2 is a view of the same centrifugal clutch from the front.
Der Schnitt I-I zeigt die an eine nicht näher dargestellte Luftpumpe 10 angeschraubte Fliehkraftkupplung. Das Ausgangsteil 2 ist mit der Luftpumpe drehfest verbunden und trägt beispielsweise über zwei Wälzlager das Eingangsteil 1. Dieses Eingangsteil 1 ist gleichzeitig als Keilriemenscheibe ausgebildet und wird von dem nicht dargestellten Motor angetrieben. Am Eingangsteil 1 sind mehrere Fliehgewichte 3 angeordnet, welche jeweils eine Drehachse 13 aufweisen. Jedes Fliehgewicht weist einen Fortsatz 8 auf, welcher sich in axialer Richtung in eine Ringnut 9 erstreckt, welche ihrerseits wieder zum Teil vom Eingangsteil 1 und vom Ausgangsteil 2 begrenzt wird. Dabei befindet sich im Bereich des Fortsatzes 8 auf dem Ausgangsteil 2 ein Reibbelag 4. Jedem Fliehgewichte-Paar ist eine erste Feder 6 und eine zweite Feder 7 zugeordnet. Dabei befindet sich die Wirkungslinie der ersten Feder 6 nur geringfügig radial unterhalb der Verb in dungslinie der beiden Drehachsen 13, während die zweite Feder 7 radial innerhalb der ersten Feder 6 angeordnet ist. Die Anordnung dieser beiden Federn geht besonders aus der Fig. 2 hervor.Section I-I shows the air pump, not shown in detail 10 screwed-on centrifugal clutch. The output part 2 is non-rotatable with the air pump connected and carries the input part 1, for example via two roller bearings Input part 1 is also designed as a V-belt pulley and is of the motor not shown driven. At the entrance part 1 there are several flyweights 3, each of which has an axis of rotation 13. Every flyweight points an extension 8 which extends in the axial direction into an annular groove 9, which in turn is limited in part by the input part 1 and the output part 2 will. A is located in the area of the extension 8 on the output part 2 Friction lining 4. Each pair of centrifugal weights has a first spring 6 and a second spring 7 assigned. The line of action of the first spring 6 is only slightly here radially below the verb in training line of the two axes of rotation 13, while the second Spring 7 is arranged radially inside the first spring 6. The arrangement of this both springs can be seen particularly in FIG.
Hieraus ist die Form der Fliehgewichte 3 ersichtlich, welche etwa scheibenförmig und paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.This shows the shape of the flyweights 3, which is approximately are disc-shaped and arranged opposite one another in pairs.
Dabei sind die Schwerpunkte dieser Fliehgewichte 3 jeweils innerhalb der Drehachsen 13 angeordnet. Gegenüber einer gedachten Verbindungslinie 5 zwischen den beiden Drehachsen 13 befindet sich die Wirkungslinie 11 der ersten Feder 6 im eingefahrenen Zustand der Fliehgewichte radial innerhalb. Im ausgefahrenen Zustand der Fliehgewichte 3 befindet sich diese Wirkungslinie 11 radial außerhalb der Verbindungslinie 5. In beiden Betriebszuständen befindet sich die Wirkungslinie 12 der zweiten der 7 radial innerhalb der Wirkungslinie 11 der ersten Feder 6.The focal points of these flyweights 3 are each within the axes of rotation 13 arranged. Opposite an imaginary connecting line 5 between the two axes of rotation 13 is the line of action 11 of the first spring 6 in retracted State of the flyweights radially inside. Im extended In the state of the flyweights 3, this line of action 11 is located radially outside the connecting line 5. The line of action is in both operating states 12 of the second of 7 radially within the line of action 11 of the first spring 6.
Die Wirkung der in den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Fliehkraftkupplung ist folgende: In den Figuren 1 und 2 ist die Kupplung im eingefahrenen Zustand der Fliehgewichte dargestellt.The effect of the centrifugal clutch shown in FIGS. 1 and 2 is as follows: In Figures 1 and 2, the clutch is in the retracted state Flyweights shown.
In diesem Zustand überträgt die Kupplung das Drehmoment vom Eingangsteil 1, welches durch einen Keilriemen angetrieben wird, über die im Eingangsteil 1 drehbar gelagerten Fliehgewichte 3 sowie über deren Fortsätze 8 und den Reibbelag 4 auf das Ausgangsteil 2, welches fest mit der Luftpumpe 10 verbunden ist.In this state, the clutch transmits the torque from the input part 1, which is driven by a V-belt, can be rotated via the input part 1 mounted flyweights 3 and their extensions 8 and the friction lining 4 the output part 2, which is firmly connected to the air pump 10.
Die Anpreßkraft zwischen den Fortsätzen 8 und dem Reibbelag 4 auf dem Ausgangsteil 2 setzt sich zusammen aus den Momenten, welche die beiden Schraubenfedern 6 und 7 auf die Fliehgewichte 3 ausüben, wobei das Moment, herrührend von der Feder 6, relativ gering ist, da deren Wirkungslinie 11 nur geringfügig radial innerhalb der Verbindungslinie 5 der beiden Drehachsen 13 angeordnet ist. Dieser Anpreßkraft wirkt mit zunehmender Drehzahl die Fliehkraft der beiden Fliehgewichte 3 entgegen. Ab einer bestimmten Drehzahl übersteigt das aus den Fliehkräften resultierende Moment das aus den Federkräften resultierende Moment, so daß die Fliehgewichte 3 ausschwenken. Dieser Ausschwenkvorgang vollzieht sich in einem sehr engen Drehzahlbereich recht schnell ohne große Rutschphase dadurch, daß die erste Feder 6 während dieses Ausschwenkvorganges mit ihrer Wirkungslinie 11 die Verbindungslinie 5 der beiden Drehachsen 13 radial nach außen passiert und damit den Ausschwenkvorgang beschleunigt. Diese erste Feder 6 hat somit die Wirkungsweise einer ÜbertotpunktSeder. Die Einkuppeldrehzahl liegt niedriger als die Auskuppeldrehr zahl, d. h., es ist eine Hysterese vorhanden. Diese Hysterese ergibt sich aus der Tatsache, daß beim Einkuppelvorgang, d. h., bei abfallender Drehzahl, die zweite Feder 7 das Moment der ersten Feder 6 überwinden muß, um die Fliehgewichte 3 bei nachlassender Fliehkraft zum Einschwenken zu bewegen. Um einerseits die Wirkung der ersten Feder 6 voll ausschöpfen zu können, andererseits jedoch eine nicht zu große Hysterese zu erhalten, ist es günstig, die erste Feder 6 mit einer steilen Kennlinie, jedoch einer geringen Vorspannkraft, und die zweite Feder 7 mit einer flachen Kennlinie und mit einer großen Vorspannkraft zu verbauen.The contact pressure between the extensions 8 and the friction lining 4 on the output part 2 is composed of the moments that the two coil springs Exercise 6 and 7 on the flyweights 3, the moment coming from the spring 6, is relatively small, since its line of action 11 is only slightly radially inward the connecting line 5 of the two axes of rotation 13 is arranged. This pressing force The centrifugal force of the two flyweights 3 counteracts with increasing speed. The torque resulting from the centrifugal forces exceeds a certain speed the moment resulting from the spring forces, so that the flyweights 3 swing out. This swing-out process takes place in a very narrow speed range quickly without a large slip phase in that the first spring 6 during this pivoting process with its line of action 11, the connecting line 5 of the two axes of rotation 13 is radial happens to the outside and thus accelerates the pivoting process. That first feather 6 thus has the effect of an over-center seder. The clutch engagement speed is lower than the speed of rotation, d. i.e. there is a hysteresis. These Hysteresis results from the fact that during the coupling process, i. i.e., with falling Speed, the second spring 7 must overcome the moment of the first spring 6 to the Flyweights 3 with decreasing Centrifugal force for pivoting too move. On the one hand, to be able to fully exploit the effect of the first spring 6, on the other hand, however, to obtain a hysteresis that is not too great, it is advantageous to use the first spring 6 with a steep characteristic, but a low preload force, and the second spring 7 with a flat characteristic and with a large biasing force to obstruct.
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