DE2852571A1

DE2852571A1 - Fliehkraftkupplung

Info

Publication number: DE2852571A1
Application number: DE19782852571
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Mcculloch Corp
Current assignee: Mcculloch Corp
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1978-12-05
Publication date: 1979-06-07
Also published as: US4227601A; CA1096791A; DE2852571C2

Description

Firma McCULLOCH CORPORATION, 5400 Alia Road, Los Angeles, California 90066, USA

Fliehkraftkupplung

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung mit ringförmiger Zugfederanordnung.

Fliehkraftkupplungen sind zum Antrieb der verschiedenartigsten Geräte bekannt. Eine besonders zweckmäßige Art von Fliehkraftkupplungen besitzt einen Leerlaufbereich, d.h., innerhalb eines vorgegebenen Bereichs der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors befinden sich die Fliehgewichte der Kupplung außer Kontakt mit einer Abtriebstrommel der Kupplung. Die wesentlichsten der den Leerlaufbereich bestimmenden Faktoren sind der Schwerpunkt und/ oder der Massenmittelpunkt der Fliehgewichte, die Verbindung der Fliehgewichte mit den Abtriebselementen sowie Art und Stärke der im allgemeinen nach innen gerichteten Zugkräfte.

Wird ein großer Leerlaufbereich gewünscht dann wird im allgemeinen entweder die Gestalt oder die Masse der Fliehgewichte geändert oder aber die Stärke (üblicherweise die Federkon stante) der die Fliehgewichte nach innen ziehenden Zugkraft. Wird also entweder die effektive Zentrifugalmasse der Fliehgewichte vermindert oder die Zugkraft erhöht dann können sich die Fliehge-

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wichte nur bei einer höheren Drehgeschwindigkeit bewegen, mit der Folge der Erzielung eines vergrößerten Leerlaufbereichs. In vielen Fällen ist es jedoch unmöglich oder zumindest unzweckmäßig, die Gestalt der Fliehgewichte zu ändern, womit lediglich verbleibt, eine Änderung der Zugkraft herbeizuführen. Diese Zugkraft wird jedoch im allgemeinen durch Federmaterial hervorgerufen, das nur innerhalb bestimmter, gut bekannter Grenzen verwendet werden kann, wohingegen oberhalb eines bestimmten oberen Grenzwerts eine überlastung oder sogar ein Verlust der Federungsfähigkeit auftritt.

Eine besonders marktgängige Konstruktion einer Fliehkraftkupplung besteht darin, daß zur Erzielung der Zugkraft eine auf einem Kupplungsumfang umlaufende Schraubenfeder verwendet wird. Es sind viele Veröffentlichungen und Vorschläge bekannt, die zum Ziel haben, entweder die Konstruktion dieser Schraubenfedern zu verbessern oder diese Schraubenfedern durch massive Federn zu ersetzen; es wird diesbezüglich auf die ÜS-PS 3 768 611 verwiesen. Obwohl diese Konstruktionen beträchtliche Markterfolge zu verzeichnen haben, so kann doch nicht verkannt werden, daß sie bei Vergrößerung des Leerlaufbereiches auch mit Nachteilen behaftet sind.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Fliehkraftkupplung mit vergrößertem Leerlaufbereich, und zwar ohne daß dabei eine Überlastung des Federmaterials zu befürchten ist. Dabei soll die Kupplung zuverlässig, einfach im Aufbau, im wesentlichen ratterfrei und widerstandsfähig sein, trotzdem aber relativ preis-

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wert hergestellt werden können. Schließlich soll auch noch darauf geachtet werden, daß die einzelnen Komponenten ortsstabil bleiben.

Die Erfindung geht aus von einer bekannten Fliehkraftkupplung, die aus einem Antriebskörper, einem Abtriebskörper mit Kupplungstrommel, einer Mehrzahl zentrifugalkraftabhängiger Fliehgewichte und aus einer Zugfederanordnung, besteht, wobei die Fliehgewichte am Antriebskörper derart gelagert sind, daß sich ihre Weitfläche in und außer Eingriff mit der Kupplungstrommel bewegen können, und wobei die Zugfederanordnung auf die Fliehgewichte eine radial nach innen gerichtete Kraft ausübt. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nun darin, daß die Zugfederanordnung aus zwei Elementen besteht, nämlich einer sich um den Druckumfang innerhalb der Trommel erstreckenden Schraubenfeder, die mit den Fliehgewichten in Berührung steht, und einem sich im wesentlichen über die gesamte

Länge der Schraubenfeder erstreckenden und von dieser umhüllten Federstab. Dabei tragen sowohl die Schraubenfeder als auch der Federstab zu der radial nach innen gerichteten Federkraft bei_y und der Leerlaufbereich der Kupplung wird bezüglich eines Bereichs vergrößert, der durch die Verwendung nur eines der beiden Elemente erreichbar wäre.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Federstab eine im wesentlichen ovale Gestalt und berührt in radialer Richtung außenliegende Bereiche der Schraubenfeder an zumindest zwei voneinander getrennten Stellen. Weiterhin kann der Federstab gewölbt sein und die Schraubenfeder zumindest an den

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beiden Stabenden berühren. Beide Ausführungen der Stabfeder vermindern die Relativbewegung zwischen den Federelementen.

Zweckmäßigerweise definieren die beiden Enden des Federstabs einen Spalt, innerhalb welchem die Enden der Schraubenfeder miteinander verbunden sind. Schließlich können die Enden des Federstabs abgekantet sein, wodurch Verschiebebewegungen des Federstabs innerhalb der Schraubenfeder vermindert werden.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1: eine Draufsicht auf die Fliehkraftkupplung,

Fig. 2: einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3: eine Draufsicht auf die Zugfederanordnung,

Fig. 4: eine Draufsicht auf den Federstab,

Fig. 5: eine Seitenansicht des Federstabs,

Fig. 6: ein Schnitt nach der Linie VI-VI von Fig. 3, und

Fig. 7: einen Schnitt nach der Linie VII-VII von Fig. 3.

Gemäß Fig. 1 weist die Fliehkraftkupplung 10 zwei Fliehgewichte 12 und 14 auf, die gleitbar an vorstehenden Armen 16 und 18 eines rotierenden Antriebskörpers 20 gelagert sind. Der Antriebskörper 20 ist auf einer rotierenden Antriebswelle 22 befestigt, und zwar mittels einer Schraubenverbindung 24 (Fig. 2). Die Fliehgewichte und der Antriebskörper sind von einem Abtriebskörper 28 umgeben, der mittels Lager 30 auf der Antriebswelle 22 drehbar ge-

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lagert ist. Der Antriebskörper 28 besitzt einen Rand, der die Kupplungstrommel 32 darstellt, wobei die innere Oberfläche 34 der Trommel 32 parallel zur Achse der Welle 22 verläuft. Der Krümmungsradius der äußeren Oberflächen 40 und 42 der Fliehgewichte 12 und 14 entspricht dem Krümmungsradius der Innenfläche 34 der Trommel 32. Die Fliehgewichte sind gegen eine Verschiebung in Richtung der Rotationsachse der Welle 22 durch vorstehende Teile 16 und 18 gesichert, die durch Plattenkörper 50,52 gegen die Fliehgewichtwände fest anliegend gehaltert sind, wobei in Fig. 2 nur die Fliehgewichtwand 54 zu sehen ist. Die Plattenkörper 50 und 52 sind mit Hilfe von Befestigungskörpern 56 und 58 stark an den Fliehgewichten 12 und 14 befestigt.

Die Fliehgewichte 12 und 14 sind in Richtung radial nach innen durch eine Zugfederanordnung belastet, die sich in einer beiden Fliehgewichten gemeinsamen Umfangsnut 60 befindet. Die Zugfederanordnung besteht aus einer Schraubenfeder 62 (Garterfeder), die an ihren Enden miteinander verbunden ist und somit einen Federring bildet, und aus einem Federstab 66, der von der Schraubenfeder 62 umgeben wird und sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Schraubenfeder 62 erstreckt. Der Federstab 66 besitzt voneinander in Abstand befindliche Enden 68 und 70, die zur Verminderung einer Verschiebung der Feder kantig ausgebildet sind.

Gemäß Fig. 3 weist somit die Federanordnung eine Schraubenfeder 62 auf, die einen vollen Ring bildet und die Stabfeder 66 umgibt. Die Schraubenfeder, die vorzugsweise eine Garterfeder ist, besitzt

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an ihren beiden Enden Haken 72 und 74, die ineinander eingehängt sind, und zwar im Bereich des Spaltes zwischen den Enden 68 und 70 des Federstabs. Damit wird eine gewünschte Zugspannung der Schraubenfeder erreicht.

Der in Fig. 4 ohne die Schraubenfeder dargestellte Federstab besitzt die Form eines etwas zusammengedrückten, ovalen Ringes, so daß gemäß Fig. 4 seine Erstreckung in vertikaler Richtung geringer ist als in horizontaler Richtung. Wird nun die Schraubenfeder 62 über den Federstab 66 geschoben, so berühren der Bereich 80 ganz rechts bzw. 62 ganz links des Stabes 66 die radial außen liegenden Bereiche 84 und 86 (Fig. 6 und 7) der Schraubenfeder 62. Daraus ergibt sich, daß die radiale Lage der Schraubenfeder relativ zum Federstab im wesentlichen fixiert ist und Relativbewegungen zwischen den beiden Federkörpern wesentlich vermindert sind.

Um solche Relativbewegungen noch weiter herabzusetzen besitzt der Federstab 66 gemäß Fig. 5 eine leicht schraubenförmige Gestalt, so daß das eine Ende 70 des Stabs geringfügig nach oben und das andere Ende 68 geringfügig nach unten steht, und zwar bezüglich einer mittleren Ebene 88 der Schraubenfeder. Aus diesem Grund berühren die Kantenenden 68 und 70 die Schraubenfeder und vermindern somit ein sogenanntes Rattern der Federanordnung. Die abgekanteteten Enden des Federstabs erleichtern außerdem das Aufbringen der Schraubenfeder 62 auf die Stabfeder und setzen einem sogenannten Kriechen des Federstabs 66 relativ zur Schraubenfeder 62 einen Widerstand entgegen.

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Während des Betriebs der Kupplung ergibt sich der Gesamtfedereffekt der beiden im wesentlichen zueinander koaxialen Federkörper aus der Addition ihrer einzelnen Federkonstanten, mit der Folge einer größeren Zugkraft, welche der radial nach außen gerichteten Bewegung der Fliehgewichte 12 und 14 entgegenwirkt. Die Fliehkraft, die sich ergibt, wenn die Fliehgewichte über die Arme 16,18 und den Antriebskörper 20 zur Rotation um die Antriebswelle 22 gebracht werden, muß größer sein, um die Zugkraft der kombinierten Zugfederanordnung überwinden zu können, was zu einer Vergrößerung des Leerlaufbereichs führt.

Die beiden miteinander in koaxialer Anordnung kombinierten Federelemente erbringen eine Zugfederanordnung mit größerem Federvermögen und größerer Flexibilität als dies bei Verwendung der Feder in nicht-koaxialer Anordnung möglich wäre.

Die Fliehkraftkupplung nach der Erfindung besitzt somit eine Zugfederanordnung mit höherer wirksamer Federkonstante als sie bei den vorbekannten Federanordnungen mit nur einer Feder erreichbar ist. Weiterhin ist von Bedeutung, daß keine der beiden Einzelfedern einer überlastung ausgesetzt wird. Ferner ist von Vorteil, daß eine Verschiebung der beiden Federelemente gegeneinander vermieden wird. Die besondere Kombination einer Schraubenfeder und eines Federstabs führt zu Festigkeits-fStabilitäts- und Federungseigenschaften, wie sie mit vergleichbaren Federungsanordnungen nach dem Stand der Technik nicht erreichbar sind.

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Weiterhin erbringt die besondere Federkombination nach der Erfindung einen im wesentlichen ratterfreien Betrieb, was im allgemeinen nicht möglich ist, wenn aus einer Mehrzahl von Schraubenfedern oder aber aus einer Mehrzahl von Stabfedern bestehende Federanordnungen verwendet werden. Die Anordnung nach der Erfindung erbringt somit Vorteile und Eigenschaften, die weder durch eine getrennte Verwendung der einzelnen Federkörper erreichbar ist noch durch eine bloße Addition der beiden Federkörper erwartet werden konnte.

Bei den vorbekannten Fliehkraftkupplungen werden entweder ringförmige Federelemente oder eine Mehrzahl C-förmiger Federkörper verwendet. Typische Beispiele von Kupplungen mit umlaufenden Schraubenfedern, etwa Garterfedern, die keine Halteelemente zum Festhalten der Federn aufweisen (die Halteelemente erstrecken sich meist durch das Innere der Schraubenfedern, weisen jedoch keine Federeigenschaften auf) sind in den US-Patenten 2 947 399, 3 824 867,

2 180 217, 3 313 169 und 1 841 613 (mit Federblatt) beschrieben.

Neben den erwähnten Vorveröffentlichungen, welche die Fliehgewichte umgebende, umlaufende Schraubenfedern offenbaren, gibt es Vorveröffentlichungen, etwa die US-PS 3 768 611, welche eine Fliehkraftkupplung offenbaren, bei der mehrere C-förmige Ringe um den Umfang der Fliehkörper herum verlaufen und die Fliehkörper nach innen ziehen wenn sich der Antriebskörper im Leerlauf befindet. Ähnliche Beispiele sind in den US-Patentschriften 2 243 565, 2 902 128,

3 306 409 und 2 572 528 offenbart.

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Schließlich gibt es auch Vorveröffentlichungen, welche massive, stabförmige Haltekörper offenbaren, welche die Schraubenfedern durchsetzen und so eine Haltefunktion ausüben. Dabei wirken bei diesen Vorveröffentlichungen die massiven Haltekörper nicht als Federglieder und tragen auch nicht zur Zugwirkung bei. Typische Beispiele solcher Vorveröffentlichungen sind die US-Patentschriften 1 889 698 (Figuren 9 und 10), 1 926 483, 2 028 951, 2 029 und 3 628 353.

Der aufgeführte Stand der Technik befaßt sich mit den verschiedensten Arten von Federelementen für Kupplungen. Die meisten davon, wenn auch nicht alle, beziehen sich auf Fliehkraftkupplungen. Trotz des umfangreichen Standes der Technik bezüglich der Konstruktion von Kupplungen, auch speziell von Kupplungen mit umlaufenden Federn vermag dieser einen Zeitraum von 50 Jahren überspannende Stand der Technik die vorliegende Erfindung weder vorwegzunehmen noch nahezulegen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Fliehkraftkupplung, bestehend aus einem Antriebskörper, aus einem Abtriebskörper mit Kupplungstrommel, aus einer Mehrzahl fliehkraftabhängiger Fliehgewichte, die am Antriebskörper gelagert sind, wobei eine Reibungsflache der Fliehgewichte in und außer Eingriff mit der Kupplungstrommel bringbar ist, und aus einer Zugfederanordnung, welche die Fliehgewichte radial nach innen zieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfederanordnung aus einer Schraubenfeder (62), die sich um eine Umfangslinie der Kupplung innerhalb der Kupplungstrommel (32) erstreckt und mit allen Fliehgewichten (12,14) in Berührung steht, und aus einem Federstab (66) besteht, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Schraubenfeder (62) erstreckt und innerhalb dieser Schraubenfeder angeordnet ist, wobei Schraubenfeder (62) und Federstab (66) an der radial nach innen gerichteten Zugkraft teilhaben und der Leerlaufbereich der Kupplung über denjenigen der Schraubenfeder und des Federstabs allein vergrößert ist.

2. Kupplung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (66) zu einem Oval gebogen ist und daß er radial außen

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Telegrammadresse: Patentsenior

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Postscheck: München (BLZ 70010080) Konto-Nr. 20904-.800

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liegende Bereiche der Schraubenfeder (62) an zumindest zwei voneinander entfernten Stellen berührt.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (66) eine schraubenförmige Gestalt besitzt und die Schraubenfeder (62) zumindest mit seinen beiden Enden berührt.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (68,70) des Federstabs (66) einen Spalt begrenzen, innerhalb dem die Enden der Schraubenfeder (62) miteinander verbunden sind.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (66) an seinen beiden Enden abgekantet ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (66) in der Schraubenfederebene die Form eines Ovals besitzt und in Richtung senkrecht zur Schraubenfederebene schraubenförmig gewölbt ist.

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