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Fliehkraftreibungskupplung, deren Reibbacken mit dem treibenden Teil
durch gelenkige, im Eingriff auf Druck beanspruchte Arme verbunden sind Bei Fliehkraftreibungskupplungen
werden die Reibbacken mit dem treibenden Teil durch gelenkige Arme verbunden, die
im Eingriff auf Druck beansprucht sind. Die Arme sind mit Gegengewichten verbunden,
die jedoch der Fliehkraft entgegenwirken und sie teilweise wieder aufheben, wodurch
der Andruck von den unterschiedlichen Geschwindigkeiten abhängig wird und nicht
bei allen Drehzahlen gleichförmig gesichert ist. Andererseits ist die Lösung der
Reibschuhe nicht gewährleistet, wenn die getriebene Trommel die treibende Welle
überholt. Werden die Reibschuhe durch ihre sie mit der treibenden Welle verbindenden
Arme mitgeschleppt, dann sind diese auf Zug beansprucht. Die Erfindung bezieht sich
auf Kupplungen der erstgenannten Art und besteht darin, daß die die Reibschuhe mit
dem getriebenen Teil verbindenden Arme mit diesem wie auch zweckmäßig mit den Reibschuhen
elastisch verbunden sind derart, daß die Schuhe bei Fortfatl der Fliehkraft durch
die elastischen Kräfte abgehoben werden. Diese elastischen Verbindungen bestehen
aus einem Zapfen in einem Auge, zwischen denen. elastischer Werkstoff, wie z. B.
Gummi, mit Vorspannung eingepreßt ist.
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Die Zeichnung stellt die Erfindung in Ausführungsbeispielen dar.
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Fig. i ist der Querschnitt durch ein Beispiel einer Kupplung nach
Linie i-i in Fig. 2;
Fig. 2 .ist dazu ein Längsschnitt nach Linie
2-2 in Fig. i ; Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt eines anderen Beispiels und Fig.
,4 ein Teillängsschnitt nach Linie 4-4 in Vig.3; Fig. 5 ist ein Teilquerschnitt
eines dritten Beispiels und Fig.6 der Längsschnitt eines vierten Beispiels einer
Kraftfahrzeugkupplung nach Linie 6-6 in' Fig. 7, die ein Querschnitt nach Linie
7-7 in Fig. 6 ist; Fig. 8 und 9 zeigen Einzelheiten zur nachgiebigen Lagerung der
Kupplungsglieder.
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Nach Fig. i und 2 trägt die auf der treibenden Welle 9 verkeilte Buchse
io den Radstern i i, im gezeigten Beispiel dreistrahlig, in dessen Lageraugen Gummiringe
13 für die Bolzen, 14 eingepreßt sind, welche die Gelenke 15 tragen. Diese erstrecken
sich in der Drehrichtung auswärts und vorwärts, so daß sie beim 'Antrieb stoßend
wirken. Sie tragen an ihren äußeren Enden die Bolzen 2o, die durch die Lageraugen
der Reibbacken 17. ebenfalls unter Einschaltung von eingepreßten Gummiringen i9
greifen. Die Reibbacken 17 tragen den äußeren Reibbelag 18, mit dem sie heim Antrieb
gegen die Inilenwand der Trommel 12 durch die Fliehkraft gepreßt werden. Zwischen
einem Punkt 22 nahe dem äußeren Ende des einen Gelenks und dem benachbarten Gelenk
15 ist nahe dessen Drehzapfen am Radstern i i je eine Feder 21 ausgespannt, die
bestrebt ist, Gelenk und Reibbacke zum Radstern zu ziehen; jedoch sind auch die
Gummiringe infolge der in ihnen beim Ausschwenken der Gelenke 15 entstehenden Spannung
bzw. Verwindung bestrebt, dieselbe Wirkung zu erzielen.
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Beim Antrieb werden mit zunehmender Drehzahl in der Richtungentgegen
dem Uhrzeigersinn infolge der Fliehkraft die Reibbacken 17 mit ihren Gelenken i
5 nach außen gegen die Trommel 12 gedrückt. Diese Bewegung wird durch die Verdrehung
der nachgiebigen Ringe 13 und i9 aufgenommen. Der Reibungsdruck wächst mit zunehmender
Drehzahl. Überholt das getriebene Glied das treibende, darin vermindert sich der
Reibungsdruck. Sinkt die Geschw-indigkeit des treibenden Gliedes unter einen bestimmten
Wert, bei dem sich die Fliehkraft der Reibbacken mit dem Zug der Federn 21 ausgleicht,
kommt die Kupplung außer Eingriff. Da der Reibungsdruck eine Funktion der Geschwindigkeit
des treibenden Gliedes ist, wächst das übertragbare Drehmoment bei Erhöhung der
Antriebsdrehzahl. Dabei wird der Antrieb allmählich' und ohne Stoß aufgenommen.
Sollte bei Überlastung ein Schlupf eintreten, so ist dies kein Nachteil. Die beschriebene
Kupplung kann als Bremse dienen, wenn die Trommel 12 festgestellt ist.
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Bei dem Beispiel in Fig. 3 und 4 sind die Federn 29 7tim Zurückziehen
der Reibbacken 17 an Winkelhebeln 28 aasgelenkt, die an der den Radstern bildenden
Scheibe i i der Buchse 1o gelagert sind. Der andere Arm der Winkelhebel 28 liegt
an einem Stellrillg 24" an, der auf der Buchse io gleitet. Dadurch 1äBt sich dde
beim Antrieb auf die Reibbacken wirkende Kraft von Hand nach Bedarf beeinflussen.
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Nach dem Beispiel in Fig. 5 ist jede Reibbacke 17 über die erwähnte
nachgiebige Lagerung i9, 2o an einem Arm 23 aasgelenkt, der mit seinem gegabelten
Ende 27 unter Einschaltung von Gummibacken 25 seitliche flache Zapfen 26 des mittleren
Flansches oder Radsterns i i umgreift. Durch Daumen 31 können die Reibbacken 17
auch bei geringeren Geschwindigkeiten entgegen der Wirkung der Federn 32 mit der
Trommel 12 zum Eingriff gebracht werden. Es ist zu bemerken, daß eine Kupplung nach
Fig. i für ein Fahrzeug, wie ein Kraftfahrzeug, nur dann verwendbar ist, wenn sie
in Verbindung mit einem Ganggetriebe mit ständigem Eingriff verwendet wird, da die
Kupplung; sich nur löst, wenn die Motordrehzahl unter dell rrwä hasten kritischen
Wert sinkt. In Verbindung mit einem gewöhnlichen Langgetriebe mit Zahnradwechsel
müssen Mittel vorgesehen sein, die den Schulen ermöglichen, sich bei jeder Geschwindigkeit
von der Trommel abzuheben.
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Die in Fig. 6 und 7 dargestellte, in dieser Weise eingerichtete Kupplung
ist besonders für Kraftfahrzeuge geeignet. In dein mit der treibenden Welle 9 durch
die Bolzen 36 verbundenen Schwungrad 33 ist das getriebene Glied in Form einer Trommel
12 zentrisch gelagert. Sie gleitet finit einer Muffe 12ü auf der Welle 34, deren
inneres Ende finit einem Kugellager35 in einer Aussparung i lüdesRadsterns ii am
treibenden Glied läuft. leer Radstern i i ist mit der Welle 9 und dem Schwungrad
durch die erwähnten Bolzen 36 verbunden. Auf jedem Bolzen 36 ist ein Arm 37 unter
Zwischenschaltung einer Muffe 38 aus Gummi oder ähnlichem nachgiebigem Stoff eingepreßt,
die den Ringraum zwischen Bolzetl36 und Lagerauge desArmes 37 ausfüllt. Zweckmäßig
istsie unter Vorspannung eingepreßt. \\'ie aus Fig. 7 ersichtlich, läuft das treibende
Glied mit dem Radstern i i entgegen dem Uhrzeigersinn, und die Arme 37 erstrecken
sich auswärts und vorwärts mit Bezug auf die Drehrichtung. 1?in rückwärts geneigter
Schenkel 39 jedes Armes 37 liegt frei ganz ausgeschwungenem Arm 37 am l<adstern
i i an. Zwischen dem Radstern und den Schenkeln 39 liegt je eine Druckfeder 40.
Am freien 1?nde jedes Armes 37 ist unter Zw ischenschaltutig v011 Gummimuffen 43
ein Bolzen 41 eingesetzt für die Lagerung von Gelenkpaaren 42 mit Gegengewichten
44, die durch einen Zapfen 45 verbunden sind, der durch eine Aussparung im Arm 37
greift, durch die der Schwingungsbereich der Gegengewichte 44 begrenzt wird. Die
anderen Enden der Gelenke 42 sind durch einen Bolzen 48 verbunden, auf (lern die
Reibbacken 17 unter Zwischenschaltung von Gummimuffen 47 gelagert sind. Die Gegengewichte
4:1 gleichen die Gewichte der Reibbacken 17, der C3elellke 42 und der Bolzen 48
ganz oder fast ganz aus. Der Gesamtschwerpunkt liegt tingef:ihr in der Mitte der
Bolzen 41.
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Die Kupplung arbeitet wie folgt: Steht die treibende Welle g fest
oder dreht sie sich nur mit geringer Geschwindigkeit, dann sind die Arme 37 tim
den Racisterti t t eingesdlwrnkt und die Reibbacken
17 von der
Trommel 12 abgehoben. Steigt die Drehzahl bis zu einem Wert, bei dem die Fliehkraft
die Kraft der Federn 4o überwindet, dann, schwingen die Arme 37 auswärts, bis die
Reibbacken 17 sich an die Trommel 12 legen. Zu diesem Zeitpunkt berühren die inneren
Schenkel 39 der Arme 37 den zentrischen Radstern t i des treibenden
Gliedes noch nicht. Der reibende Druck auf die Reibbacken 17 preßt die Anschlagbolzen
45 gerieii die innere Kante ihrer Löcher 46 in den Armen 37, und die Gelenke 42
mit den Arenen 37 übertragen den Antrieb starr. Werden die Gegengewichte 44 nur
so schwer ausgeführt, daß sie die blassen der Gelenke 42 und der Reibbacken 17 'licht
ganz ausgleichen, dann werden die Anschlagbolzen 45 durch die Fliehkraft in der
in Fig. 7 gezeigten Lage gehalten. Abweichend davon oder auch zusätzlich kann zu
diesem Zweck noch eine leichte Leder 49 (in 7 punktiert angedeutet) zur Anwendung
kommen. Ist die Drehzahl so hoch, daß die auf die Gegengewichte 44 wirkende Fliehkraft
ausreicht, um den Winkel zwischen dem Gelenk 42 ,und seinen' ,rin 37 zu strecken,
und größer als die rückdrehende Komponente der Reibungskraft auf die Reibbacken
mit der Wirkung, daß sich der Gelerikann 42 uni seine,' Bolzen 41 mittels der nachgiebigen
-%lt,ttell43 verdrehen kann, dann werden sich :'\rin und Gelenk strecken, bis der
Schenkel 39 am Radstern t i all] iegt. Dadurch wird die Belastung der liolzell 41
und 48 und ebenso der Anpreßdruck der Leibbacken an die Trommel 12 begrenzt. Die
Verwindung zwischen dem Glied 42 und seinem Arm 37 ist ohne Rücksicht auf die Drehzahl
bestrebt, sich zu stiecken, sobald die Trommel die Antriebseinheit überrennen will.
Hat sich das Kniegelenk so weit gestreckt, claß der Ansatz 39 , mit der mittleren
Büchse r 1 zur Anlage kommt, dann bleibt als einzige reibende Kraft diejenige Fliehkraft,
die von einem Übergewicht des Reibbacken gegenüber dem Gegen gewicht herrührt: Diese
l'Virkung ist sehr schwach gehalten, um das Gleichgewicht zu sichern, und die Reibbacke
ist nur bestrebt, in gleitender Berührung mit der Trommel zu bleiben. Bestellt jedoch
ein vollständiger Ausgleich, darin ist keine Fliehkraft vorhanden, die den Schuh
all die Trommel pressen würde. Der notwendige Ausgleich und die -leitende Berührung
werden dann durch die leichte Feder 49 erzielt. Demgemäß wird sich die Kupplung,
sobald sich ,das Bestreben zum Überholen zeigt, unabhängig von der Geschwindigkeit
nach Art eines Freilaufs selbst lösen, so daß ein Gangwechsel vorgenommen werden
kann. Für sanften Angriff und Aufnahme des Antriebs muß der Tangens des Winkels
zwischen einer Linie, welche die Mitten der Bolzen 36 und 48 verbindet, und einer
radialen Linie durch die Mitte des Bolzens 48 größer sein als der größte im Betrieb
auftretende Reibungskoeffizient der Bewegung. Uni einen nichtschlüpfenden oder selbstsperrenden
Antriel> zu erreichen, wenn Gelenk 42 und Arm 37 in willig gestreckter Lage sind,
muß der Winkel zwischen der Mittellinie des Gelenks-48, 41 und einer radialen 1_inie
durch die Mitte vom Zapfen 48 der Klemmbacke kleilier sein als der Reibungswinkel.
Die Trommel 12 besitzt einen Flansch 5o, der mit Bremsbelag besetzt ist, und kann
durch einen Fußhebel 51 entgegen der Feder 52 über das Stirnlager 53 gegen den inneren
Flansch 54 des Schwungrades 33 gepreßt werden, um bei Verwendung der Kupplung irn
Kraftfahrzeug bei langsam laufendem Antriebsmotor diesen zum Bremsen benutzen zu
können.
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Diese Vorrichtung kann in einem Kraftfahrzeug od. dgl. zwischen Motor
und Getriebekasten an Stelle einer der bekannten Arten von Kupplungen eingebaut
sein und schaltet sich ein oder aus, und zwar selbsttätig, je nachdem der Motor
seine Drehzahl erhöht oder eine bestimmte Drehzahl unterschreitet, wobei der Gangwechsel
dadurch vorgenommen werden kann, daß die Kupplung in den F reilaufgang gebracht
wird. Läuft der Motor so langsam, daß die Fliehkraft der Kupplungselemente nicht
groß genug ist, die Federspannung zu überwinden, dann bleibt die Kupplung gelöst.
Wird nun das Getriebe eingeschaltet und mehr Gas gegeben, bis die Fliehkraft die
Federspannung überwindet, dann werden die Arme 37 um ihre nachgiebigen Zapfen ausschwingen
und die Reibbacken 17 sich gegen die Trommel 12 legen, so daß diese sich dreht.
Soll die Kupplung für den Gangwechsel gelöst werden, darin ist nur notwendig, den
Lauf des Motors zu verlangsamen; die Kupplung löst sich dann von selbst. Sie schaltet
sich wieder ein, wenn wieder mehr Gas gegeben wird.
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Durch Vornahme einiger geringer Änderungen, z. B. durch Feststellen
der Trommel 12, kann die Kupplung als Bremse Verwendung finden, in welchem Fall
die Trommel wassergekühlt sein kann.
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Das in den Fig. 8 und 9 erläuterte Beispiel besitzt einen mittleren
Radstern mit drei Speichen 55 zu 120" gegeneinander. An jeder derselben ist mit
ihrem inneren Ende eine Schiene oder Stange 56 unter Einschaltung einer Gummieinlage
58 gehalten, die eine biegsame Verwindung ermöglicht und der Stange 56 gestattet,
begrenzte Winkelbewegungen gegenüber dem Radstern auszuführen (diese Winkelbewegung
ist im wesentlichen tangential zur Mitte des Radsterns). Die Stangen 56 tragen an
ihrem äußeren Ende die Reibbacken 17, die' mit der Trommel 12 in Eingriff kommen,
die ihrerseits das getriebene Glied bildet.
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Das äußere Ende jeder Radspeiche 55 bildet eine Büchse 57, in der
das innere Ende jeder Stange 56 durch Streifen oder Blöcke 58 aus Gummi oder ähnlichem
Werkstoff gehalten ist, der zweckmäßig fest eingepreßt ist. Jede backe 17 ist an
ihrer Stange 56 angelenkt, deren äußeres Ende eine Büchse 59 bildet, in die eine
Muffe 6o aus Gummi oder ähnlichem nachgiebigem Werkstoff eingesetzt ist, und die
den Ringraum zwischen der Büchse 59 und dem inneren Zapfen 61 der Backe 17 ausfüllt.
Dadurch ist eine nachgiebige Zapfenverbindung zwischen der Backe 17 und der Stange
56 geschaffen.
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Die verschiedenen gemäß der Erfindung getroffeitc,ii Anordnungen besitzen
das Merkmal, daß der :litriel> durch die nachgiebigen Verbindungen gepoltert ist.
1)er kleine Betrag der gegenseitigen
Bewegung zwischen den arbeitenden
Teilen wird ermöglicht durch die Verzerrung oder Verwindung des nachgiebigen Werkstoffs,
wodurch auch der Grad der Biegsamkeit für die Verdrehung und Wiederausrichtung bestimmt
ist.
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Abgesehen von den Reibungsflächen der Klemmbacken werden keine mechanischen
Gleitflächen und Teile benötigt, demzufolge ist auch keine Schmierung erforderlich.