-
Elektromagnetische Kupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine elektromagnetische Kupplung für Kraftfahrzeuge mit einer Haupt-und
einer Hilfssteuerung, bei der die Hauptsteuerung die Kupplung selbsttätig regelt,
insbesondere jedoch auf diese Hilfssteuerung.
-
Bei elektromagnetischen Kupplungen kann die durch die Kompressionen
des Motors entwickelte Bremskraft wegen der Unterbrechung, die durch die Abschaltung
der Kupplung in der Kraftübertragung hervorgerufen wird, nicht ausgenutzt werden.
-
Zur Beseitigung dieses Nachteils ist bereits vorgeschlagen worden,
beim Parken die Kupplungsspule auf die Batterie zu schalten. Der hierdurch beim
Parken verursachte Stromverbrauch ist jedoch hoch und nicht vertretbar.
-
Die Erfindung schlägt einen anderen Lösungsweg vor; ihr liegt die
Aufgabe zugrunde, die erwähnte Hilfssteuerung beim Motorstillstand in Tätigkeit
treten zu lassen und damit eine in ihrer Größe vorbestimmte Kupplungskraft zu schaffen.
-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Stillstand des Fahrzeugs
und des Motors die Hilfssteuerung die Kupplung in der Weise zum Ansprechen bringt,
daß diese ein Drehmoment überträgt, welches etwas größer ist als das Drehmoment,
welches nötig ist, um den Motor anzuwerfen.
-
Von zwei nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
besteht die eine darin, daß die Hilfssteuerung einen einstellbaren Widerstand aufweist,
dem ein Schalter zugeordnet ist, der den Widerstand von einer bestimmten Motordrehzahl
an überbrückt. Bei der anderen Ausführungsform enthält die Hilfssteuerung einen
Druckring, der mittels eines Hebels und einer Feder der Abtriebswelle verschiebbar
ist und die Kupplung zum Eingriff bringt; bei der zuletzt genannten Ausführungsform
kann der Druckring Reibflächen tragen, die sich an die Kupplung anlegen und diese
dadurch abbremsen.
-
Die Hilfssteuerung kann ferner in Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes
konzentrisch zur Kupplung angeordnete, mit Reibbelag versehene Segmente aufweisen,
die durch Federn gegen eine mit der Kupplung verbundene Trommel gedrückt werden
und das Drehmoment unterhalb einer bestimmten Motordrehzahl auf die Abtriebswelle
übertragen, oberhalb dieser Drehzahl jedoch in üblicher Weise infolge der auf die
Klinken wirkenden Fliehkraft aus dem mit der Abtriebswelle verbundenen Sperrad ausklinken
und somit die übertragung des Drehmoments unterbrechen.
-
Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beiden in der
Beschreibung dargelegten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
Es zeigt-Fig. 1 ein Schaltbild für eine elektromagnetische Kupplung mit der erfindungsgemäßen
Hilfssteuerung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Kupplung,
Fig.3 die Ansicht des mittleren Kupplungsteiles entsprechend Fig. 2 von der Getriebeseite
her, Fig.4 eine weitere Ausführungsform der Kupplung, teilweise im Schnitt und teilweise
in der Seitenansicht nach der Linie IV-IV der Fig. 5, und Fig. 5 dieselbe Kupplung
im Schnitt nach der Linie V -V in Fig. 4.
-
In Fig. 1 bezeichnet 10 eine von der Kurbelwelle des Motors eines
Kraftfahrzeuges angetriebene Lichtmaschine, 11 eine Batterie, 12 eine Kupplungsspule,
26 einen Schalter am Gangschalthebel, 16 einen einstellbaren Widerstand mit dem
beweglichen Kontaktstück 18, 24 ein Relais und 40 .einen nachfolgend näher beschriebenen
Parkwiderstand.
-
Die Kupplungsspule 12 ist mit ihrem einen Ende an Masse gelegt, während
ihr anderes Ende über die Leitung 31 mit einer Hauptklemme 50 eines Wechselschalters
51 verbunden ist. Dieser Wechselschalter 51 hat vier Schaltstellungen. Der bewegliche
Schaltfinger 52 des Wechselschalters 51, der ständig mit der Hauptklemme 50 verbunden
ist, kann nach Belieben an eins der drei Kontaktstücke 501, 502, 503 des
Wechselschalters gelegt werden. -Das Kontaktstück 50i liegt im Stromkreis der Lichtmaschine
35-36-23-22-21-18-16-15-10, der von der Stellung des Gashebels= .abhängt =und durch
das
Relais 24 gesteuert wird, dessen Erregung von der Stellung des
Schalters 26 am Getriebeschalthebel abhängt. Das Kontaktstück 502 ist isoliert und
entspricht der völligen Abschaltung der Stromzufuhr zur Kupplungsspule 12. Das Kontaktstück
503 steht über einen Schalter 56 mit der Batterie 11 in Verbindung. Ferner ist ein
Kontaktstück 504 vorgesehen, das so angeordnet ist, daß es mit dem Kontaktstück
503 verbunden wird, wenn der Schaltfinger 52 das Kontaktstück 503 berührt. Das Kontaktstück
504 liegt über eine Signallampe 53 an Masse.
-
Das Kontaktstück 503, das im Batteriestromkreis liegt, ist über eine
Leitung 54 mit der einen Klemme 55 eines Schalters 56 verbunden. Die Betätigung
des Schalters 56 hängt von der Stellung des Gashebels ab und wird unmittelbar durch
die Bewegung des beweglichen Kontaktstücks 18 des einstellbaren Widerstandes 16
in der Weise gesteuert, daß er geöffnet bleibt, solange der Gashebel noch nicht
diejenige Stellung erreicht hat, bei welcher die Leerlaufdrehzahl des Motors annähernd
1600 U/min beträgt, d. h. eine Drehzahl, die zwischen 20 und 40 % der maximalen
Motordrehzahl und im allgemeinen bei etwa einem Drittel derselben liegt. Wird der
Gashebel über diese Stellung hinausbewegt, so schließt sich der Schalter. Die andere
Klemme 57 des Schalters 56 ist über eine Leitung 58 mit einem Punkt 59 einer Leitung
27 verbunden.
-
Ein Punkt 60 der Leitung 58 ist durch eine Leitung 61 mit dem Parkwiderstand
40 verbunden, der so bemessen ist, daß, wenn er in den Batteriestromkreis geschaltet
wird, das durch die Kupplung übertragbare Drehmoment etwas größer ist als das durch
die Kompressionen des Motors zu überwindende Drehmoment. Es ist vorteilhaft, den
Widerstand 40 regelbar zu gestalten, damit für die Wirkung der Abnutzeng der Reibscheiben
auf die Anziehungskraft der magnetischen Teile der Kupplung ein Ausgleich geschaffen
werden kann. Der Parkwiderstand 40 ist am Punkt 62 mit der Leitung 54 verbunden.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Bei normalem Betrieb wird der Schaltfinger
52 auf das Kontaktstück 501 gebracht. Die Signallampe 53 bleibt hierbei dunkel.
Die Kupplungsspule 12 wird durch die Lichtmaschine 10 gespeist, wobei die Regelung
durch das bewegliche Kontaktstück 18 in Abhängigkeit von der Stellung des Gashebels
erfolgt und eine Abschaltung durch das Relais 24 mit der Wicklung 24a je nach der
Stellung des Schalters 26 am Getriebeschalthebel möglich ist.
-
Wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und mit einer Sicherung
geparkt werden soll, die diejenige der Handbremse ersetzt oder verstärkt, wird der
Schaltfinger 52 auf das Kontaktstück 503 gebracht. Da der Gashebel nicht gedrückt
ist, ist der Schalter 56 geöffnet. Die Kupplungsspule 12 wird daher von der Batterie
11 aus durch einen durch den Widerstand 40 bestimmten und verringerten Strom gespeist.
Die Signallampe 53 leuchtet hierbei schwach auf. Das Fahrzeug wird daher im Stillstand
bei geringem Stromverbrauch durch den Motor selbst abgebremst wie bei einer mechanischen
Kupplung unter der Voraussetzung, daß der Getriebeschalthebel eine andere als die
Leerlaufstellung inne hat.
-
Um die Handhabung durch den Fahrer noch weiter zu erleichtern, kann
eine selbsttätige Vorrichtung vorgesehen werden, die zwangläufig eine Schaltanordnung
zwischen dem Stillstand des Motors, der Stellung des Schaltfingers 52 auf dem Kontaktstück
503 und dem Einrücken eines Gangs herstellt, beispielsweise derart, daß der Schaltfinger
nicht auf das Kontaktstück 503 gebracht werden kann, wenn sich der Motor im Stillstand
befindet und kein Gang eingerückt ist, oder daß der Schaltfinger 52 selbsttätig
auf das Kontaktstück 503 gebracht wird, wenn sich der Motor im Stillstand befindet
und ein Gang eingerückt wird.
-
Der Widerstand 40 würde nun, da er nur für die Übertragung des infolge
der Kompressionen des Motors zu überwindenden Drehmoments berechnet ist, ein Schleifen
der Kupplung hervorrufen, wenn der Motor nach Ingangsetzen ein höheres Drehmoment
entwickelt. Diese Eigenschaft wird ausgenutzt, um selbsttätig das Inbewegunghalten
des Fahrzeuges bei ausgefallener Lichtmaschine oder den Antrieb des Motors durch
das Fahrzeug zu ermöglichen. Das Einschalten, des Widerstandes 40 in den Batteriestromkreis
gewährleistet eine ausreichende Progressivität beim Anlassen und beim Beschleunigen,
während, wenn der Gashebel ausreichend weit eingedrückt ist, so daß der Schalter
56 den Widerstand 40 kurzschließt, die Kupplung voll durch die Batterie gespeist
wird, so daß nunmehr jedes schädliche Schleifen ausgeschaltet ist. Der Fahrer wird
von dem Kurzschließen des Widerstandes 40 durch das stärkere Aufleuchten der Signallampe
53 in Kenntnis gesetzt.
-
Der Fahrer hat daher ein bequemes und selbsttätiges Mittel zur Verfügung,
um ohne schwierige Manöver und stoßfrei eine in der Nähe befindliche Garage zu erreichen,
wenn die Lichtmaschine ausgefallen ist.
-
In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Anordnung ähnlich wie
bei dem beschriebenen Schaltschema mit der Ausnahme, daß die auf die Reibscheibe
der Kupplung ausgeübte Kraft nicht durch die von der Batterie über den Parkwiderstand
40 gespeiste Kupplungsspule 12 erzeugt wird, sondern durch ein mechanisches Mittel,
welches einen Anpreßdruck auf die Reibscheibe ausübt und das Blockieren der Räder
beim Parken unter der Wirkung der Kompressionen des Motors ermöglicht. In Fig. 2
ist wieder mit 12 die Kupplungsspule bezeichnet, die von einem Joch 70 des Elektromagneten
getragen wird. Das Joch 70 ist mit der Antriebswelle fest verbunden und arbeitet
mit einem Anker 71 zusammen. Dieser ist mit dem Joch 70 beispielsweise mit Hilfe
von nicht dargestellten biegsamen tangentialen Zungen drehfest, jedoch längsverschieblich
verbunden. Das Joch 70 . bzw. der Anker 71 sind mit der Druckplatte 72 bzw. 73 fest
verbunden, die dazu dienen, eine Reibscheibe 74; die in Keilnuteneingriff mit der
die Antriebswelle des Wechselgetriebes bildenden Antriebswelle 76 steht, festzuklemmen.
-
Die Beläge der Reibscheibe 74 sind derart, daß der Luftzwischenraum
zwischzen dem Joch 70 und dem Anker 71 selbst nach langem Gebrauch der Kupplung
niemals aufgehoben wird.
-
Die Außenplatte 73 trägt, durch Niete 77 befestigt, einen Ring 78,
auf dem, elektrisch isoliert, ein die Welle 76 umgebender Schleifring 79 befestigt
ist, der mit der Kupplungsspule 12 verbunden ist und zur Auflage einer Stromzuführungsbürste
80 dient. Gegebenenfalls kann durch einen zweiten Schleifring die Rückführung des
Stroms von der Kupplungsspule 12 zur Mässe gewährleistet werden. Mit Hilfe der Niete
77 ist an der Außenplatte 73 ferner ein polierter, in der Außenplatte 73 zentrierter
Ringkörper 81 befestigt, Am Ringkörper 81 ist ein graphitiertes Widerlager 82 od.
dgl. angeordnet, das von einem Druckring 83 eingeschlossen ist, welcher innerhalb
des
Schleifrings 79 angeordnet ist. Die Anlageflächen des Widerlagers
82 am Ringkörper 81, die in Fig. 2 nur wenig in Erscheinung treten, befinden sich
vor und hinter der Zeichnungsebene. Ein Hebel 84 ist so angeordnet, daß er das Drucklager
83, 82 gegen den Ringkörper 81 andrücken kann und über eine geeichte Feder 85 mit
einer vom Fahrer nach Belieben bedienbaren Schubstange 86 verbunden ist. Die Schubstange
86 kann auch eine selbsttätige Betätigung erfahren, beispielsweise durch eine Feder,
deren Wirkung durch den geringen, in der Ansaugleitung des Motors herrschenden Unterdruck
aufgehoben wird, wenn sich der Motor im Betrieb befindet.
-
Bei normalem Betrieb ist die Schubstange 86 unbetätigt, so daß das
Widerlager keine Kraft auf den Ringkörper 81 ausübt und daher die vorangehend beschriebene
Wirkungsweise der elektromagnetischen Kupplung nicht verändert wird.
-
Für das Parken wird der Motor zum Stillstand gebracht, ein Gang eingerückt
und die Schubstange 86 betätigt. Das Widerlager 82 drückt den Ringkörper 81 und
damit die Außenplatte 73 gegen die Druckplatte 72, wodurch die Reibbeläge der Reibscheibe
74 festgeklemmt werden. Der Anpreßdruck wird durch die Kraft der Feder 85 bestimmt,
welche so geeicht ist, daß das durch die Platten 72 und 73 und die Reibscheibe 74
übertragbare Drehmoment etwas größer ist als das infolge der Kompressionen des Motors
zu überwindende Drehmoment. Das Fahrzeug wird daher beim Parken im Stillstand gehalten.
Hierbei ist zu erwähnen, daß bei einer elektromagnetischen Kupplung die Relativbewegung
der Platten 72 und 73 zueinander sehr gering ist. Der für das Festklemmen der Reibscheibe
74 erforderliche Hub des Druckrings 83 ist daher so klein, daß bei entsprechendem
Hub der Schubstange 86 ohne Schwierigkeit eine große Kraft ausgeübt werden kann.
-
Wenn die Lichtmaschine ausfällt, kann das Fahrzeug durch Betätigung
der Schubstange 86, wodurch ein Schlupf zwischen der Reibscheibe 74 und den Platten
72 und 73 verhindert wird, in Gang gebracht werden, worauf es genügt, die Kupplungsspule
12 auf die Batterie umzuschalten und sodann die Schubstange 86 wieder freizugeben,
um das Fahrzeug bis zu einer Autowerkstätte zu bringen. Durch Anordnung eines Anschlags
auf der elastischen Schubstange 86 kann die auf den Ringkörper 81 wirkende Kraft
für die Übertragung des vollen Drehmoments und um einem übermäßigen Leistungsabfall
der Batterie entgegenzuwirken, ausreichend erhöht werden.
-
Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung entsprechend
derjenigen in Fig. 2. 76 ist die Abtriebswelle der Kupplung bzw. die Antriebswelle
des Getriebes, 79 ist der Schleifring und 80 die Schleifbürste für die Stromzuführung.
-
Der Hebel 84 ist jedoch abweichend ausgebildet und hat die Form einer
Gabel, deren Enden Reibauflagen 87 von geeigneter Oberfläche aufweisen, welche unmittelbar
auf die äußere Druckplatte 73 drücken. Wenn der Hebel 84 betätigt wird, ermöglicht
diese Anordnung nicht nur die Übertragung eines Drehmoments über die Außenplatte
73 und die Reibscheibe 74, das etwas größer ist als das infolge der Kompressionen
des Motors zu überwindende Drehmoment, sondern ermöglicht bei Erhöhung der auf den
Hebel 84 wirkenden Kraft für das Stillsetzen des Fahrzeugs die Ausübung eines Drehmoments,
das größer ist als das Bremsmoment des Motors. Die Abstützung der Reibauflagen 87
an der Außenplatte 73 der Kupplung und die Lagerung des Hebels 84 an einem festen
Punkt des Kupplungsgehäuses ermöglicht eine beliebige Erhöhung des Drehmoments,
da durch die Erhöhung des Drucks der Außenplatte 73 auf die Reibscheibe 74 gleichzeitig
auch das durch diese übertragbare Drehmoment erhöht wird. Die nicht dargestellten,
die Kupplungsspule 12 mit dem Schleifring 79 verbindenden elektrischen Leitungen
sind in der Außenplatte 73 versenkt angeordnet, so daß sie die Wirkungsweise der
Reibauflagen 87 nicht beeinträchtigen. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist daher die
Sicherheit beim Parken noch erhöht.
-
Es sei nun auf Fig. 4 und 5 Bezug genommen, die eine weitere Ausführungsform
der Erfindung darstellen. Bei dieser sind mit 70 das mit der Antriebswelle fest
verbundene Joch der Kupplungsspule 12 und mit 76 die Abtriebswelle der Kupplung
bzw. die Antriebswelle des Getriebes bezeichnet, die mit der Reibscheibe 74 fest
-verbünden ist.
-
In einer mittleren Aussparung des Joches 70 ist ein Drehmomentbegrenzer
zwischen diesem und der Abtriebswelle 76 angeordnet. Bei -dieserAusführungsform
ist eine Trommel 88 mittels Schrauben 89 am Joch 70 befestigt, die eine zylindrische
Innenreibfläche enthält.
-
Im Inneren der Trommel 88 ist ein Satz von drei Segmenten 90
angeordnet, die voneinander durch Druckfedern 91 getrennt sind. Jedes Segment
90, das einen U-förmigen Querschnitt hat, ist außen mit einem Reibbelag 92
überzogen, der unter der Wirkung der Druckfedern 91 ständig gegen die Trommel 88
gedrückt wird. An jedem Segment 90 ist zwischen dessen Schenkeln eine Klinke 93
schwenkbar gelagert, die durch eine Feder 94 in Richtung zur Kupplungsachse gedrückt
wird. Diese Klinke 93 ist entgegengesetzt zum Drehsinn F des Motors (Fig. 4) gerichtet,
so daß sie sich von ihrem Schwenkzapfen nach rückwärts erstreckt und mit einem auf
der Abtriebswelle 76 angeordneten Sperrad 95 zusammenarbeitet. Das Sperrad 95 und
die Segmente 90 werden in ihrer axialen Lage zur Trommel 88 durch zwei Platten 96
und einen Einsatzring 97 gehalten.
-
Wenn sich der Motor in dem mit F bezeichneten Sinne dreht, werden
die Segmente 90 ständig durch die Trommel 88 angetrieben. Die Fliehkraft
bringt die Klinken 93 gegen die Wirkung der Federn 94 außer Eingriff von den Zähnen
des Sperrades 95. Der Drehinomentbegrenzer wird unwirksam, und die Arbeitsbedingungen
bei normalem Betrieb sind die gleichen, wie vorangehend beschrieben.
-
Wenn für das Parken der Motor und das Fahrzeug zum Stillstand gebracht
werden, drücken die Federn 94 die Klinken 93 wieder nach innen- Diese kommen dadurch
mit der Verzahnung des Sperrades 95 in Eingriff. Dies hat zur Folge, daß die Segmente
90
und die Abtriebswelle 76 in dem durch die Richtung der Klinken 93 angegebenen
Drehsinn fest miteinander verbunden werden. Das durch die Sperrvorrichtung 90, 92,
88 in der einen Richtung übertragbare Drehmoment wird im wesentlichen durch die
Kraft der Federn 91 bestimmt und ist so bemessen, daß es etwas größer ist als das
infolge der Kompressionen des Motors entgegenstehende Drehmoment. Es genügt, einen
geeigneten-- Gang einzurücken, beispielsweise einen Vorwärtsgang auf einem Gefälle
oder einen Rückwärtsgang auf einer Steigung, damit das Fahrzeug durch den Motor
im Stillstand gehalten wird. Hieraus ergibt sich, daß die beschriebene Vorrichtung
für das Wirksamwerden beim Parken keine weitere Betätigung als das Einrücken eines
entsprechenden Ganges erfordert.
Die soeben beschriebene Vorrichtung
hat außerdem noch andere vorteilhafte Eigenschaften: Wenn sich das Fahrzeug bewegt
und der Motor beim Gangwechsel stehenbleiben sollte, kommen die Klinken 93 in Eingriff
mit dem Sperrad 95, wobei jedoch die Schlupfmöglichkeit in der Sperrvorrichtung
90, 92, 88 einen gefährlichen Stoß in der Kraftübertragung und jede Gefahr des Schleifens
der Antriebsräder in dem Augenblick vermeidet, in dem der Motor von neuem mit den
Antriebsrädern gekuppelt wird. Somit gewährleistet die Sperrvorrichtung 90, 92,
88, die ein Drehmoment überträgt, das etwas größer als das infolge der Kompressionen
des Motors zu überwindende Drehmoment ist, selbsttätig das erneute Anwerfen des
Motors, sobald auf das Fahrzeug eine Kraft ausgeübt wird, die ausreicht, dieses
Drehmoment zu überwinden.