DE2856644C2 - Kupplungskombination - Google Patents

Description

a) eine treibende Kupplungshälfte (50) der Klauenkupplung axial verschieblich innerhalb des inneren, getriebenen Klemmringes (16) der Klemmkörper-Freilaufkupplung angeordnet ist,

b) die Kupplungshälfte (50) mit Nockenbahnen ^lb (68,70) an ihrem einen Ende ausgestattet ist, die in Eingriff stehen mit dem an der getriebenen Kupplungshälfte (28) der Klauenkupplung befestigten Querbolzen (64),

c) eine 1 orsionswelle (72) axial verschieblich, aber drehfest innerhalb der treibenden Kupplungshälfte (50) der Klauenkupplung angeordnet ist,

d) die Welle (72) fest mit dem Bolzen (64) mit einer Torsionsvorspannung verbunden ist

2. Kupplungskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß cTte Nockenbahnen (68, 70) aus einer radial verlaufenden kreisförmigen Nockenbahn (68) und einer in Längsrichtung verlaufenden gekrümmten Nockenbahn (70) bestehen.

3. Kupptungskombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (70) spiralförmig gegen das äußere Ende der treibenden Kupplungshälfte (50) gekrümn; ist

4. Kupplungskombination nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die treibende Kupplungshälfte (50) zwei identische Paare von Nockenbahnen (68,70) aufweist, die an einem Ende der Kupplungshälfte (50) diametral gegenüberliegend ausgebildet sind.

5. Kupplungskombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Klemmring (16) eine axial verlaufende zentrische Bohrung (22) mit einer Keilnut (32), die an der Wand der zentrischen Bohrung (22) ausgebildet ist, aufweist, und daß die Kupplungshälfte (50) einen entsprechenden Keil (54) besitzt, der an der Außenfläche der Kupplungshälfte (50) vorgesehen ist, und normalerweise in drehmomentübertragendem Eingriff mit der Keilnut (32) steht

6. Kupplungskombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshälfte (50) eine zentrische Bohrung (56) besitzt, daß eine Keilnut (58) an der Wand der zentrischen Bohrung (56) ausgebildet ist, und daß die Welle (72) innerhalb der zentrischen Bohrung (76) angeordnet ist sowie einen weiteren Keil (54) besitzt, der an einem Ende für den drehmomentübertragenden Eingriff mit der Keilnut (58) ausgebildet ist &o

7. Kupplungskömbinätiön nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (72) in Umfangsrichtung zwischen einem Keil (74) und der Querbohrung (76) verdrehbar ist, um eine Vorspann-Torsionskraft auf den Querbolzen (64) auszuüben, die letzteren gegen die kreisförmige Nockenbahn (68) drückt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einer Klemmkörper-Freilaufkupplung und einer nachgeschalteten ausrückbaren Sicherheits-Klauen-Kupplung bestehende Kupplungskombination, insbesondere für Anlasser von Motoren, bei der ein Klemmring der Klemmkörper-Freilaufkupplung drehfest mit einer Kupplungshälfte der Klauenkupplung verbunden ist

Freilaufkupplungen werden normalerweise zwischen einem Anlasser und der Antriebswelle eine; Motors verwendet Üblicherweise arbeitet die Freilaufkupplung so, daß ein Drehmoment vom Anlasser an die treibende Welle abgegeben wird, um die Welle in Drehung zu versetzen. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle die der Kupplung übersteigt, kann die getriebene Welle weiter beschleunigt werden, ohne daß sie ein Drehmoment über die nur in einer Richtung wirkende Freilauf-Kupplung in entgegengesetzter Richtung auf den Anlasser übertragen wird, das den Anlasser mit zu hoher Drehzahl drehen würde. In bestimmten Fällen von auftretenden Fehlern, z. B. in der Freilaufkupplung, kann eine andauernde Beschleunigung der Antriebswelle ein Drehmoment übertragen, das eine zu hohe Drehzahl der Kupplung ergibt und die Kupplung sowie den damit verbundenen Anlasser zerstört

Aus der DE-AS 12 31 497 ist eine zusammengesetzte Wellenkupplung bekannt bei der die kraftschlüssige Kupplung als Kien* ««körper-Freilaufkupplung ausgebildet ist die Klauenkupplung federbelastet ist und eine Trennvorrichtung vorgesehen ist, die bei einer Relativdrehung die Kupplungshälften trennt Die Klauenkupplung hat dabei keinen Anteil an den normalen Betriebsein- und -auskuppelvorgängen, so daß bei einmal ausgerückter Klauenkupplung der Anlasser ohne vorheriges Einrücken der Klauenkupplung von Hand nicht wieder mit dem Triebwerk verbunden werden kann. Die Trennvorrichtung ist in Form eines Zapfens mit Schraubgewinde an der einen Kupplungshälfte und einer mit dem Schraubengewinde zusammenwirkenden Bohrung mit Innengewinde sowie einem gleichachsigen. federnd gelagerten Kolben an der anderen Kupplungshälfte ausgebildet

Des weiteren ist aus der US-PS 29 42 480 ein Anlasser mit einer Klemmkörper-Freilaufkupplung bekannt, die ein Drehmoment vom Anlasser auf den Motor überträgt, jedoch verhindert daß der Motor nach dem Anlaufen den Anlasser antreibt Bei einer Entregung des Anlassers nach dem Motoranlauf wird bei defekter Kupplung die Umkehrmomentfreigabevorrichtung so betätigt, daß der Motor den Anlasser nicht antreiben kann. Die Reaktion aufgrund von Reibungskräften erfolgt über eine Spiralkeilnutenverbindung, die die Motorkupplung von der getriebenen Welle trennt Die Nuten, der Sperr-Ring und die radiale Vorbelastung des Ringes sind so ausgelegt, daß eine Relativdrehung verhindert wird, bis ein entsprechendes Gegenmoment erreicht wird. Dann wird der geschlitzte Ring in den Boden der Nuten und radial in die Vertiefungen der Keile gedrückt, wodurch die Motorkupplung außer Eingriff mit der getriebenen Welle kommt. Nach dem Abschalten des Motors und nach Behebung des Fehlers muß die Freigäbevorrichtiing Von Hand wieder eingelegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplungskombination aus Freilaufkupplung und Klauenkupplung vorzuschlagen, die selbsttätig so arbeitet, dab die Freilaufkupplung von der getriebenen Welle abkuppelbar ist, wirtschaftlich und zuverlässig arbeitet, und die so ausgebildet ist, daß im Normalbetrieb eine Drehmo-

mentöbertragung von der Freilaufkupplung zur getriebenen Welle hin möglich ist. die aber dann unterbrochen wird, wenn hohes Gegenmomfint von der getriebenen Welle auf die Kupplung zurückwirkt.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs I beschriebenen Merkmalen gelöst.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Mit der Erfindung wird ein Anlasser mit einer Kupplungskombination vorgeschlagen, bei der ein innerer Klemmring ein Drehmoment über eine erste Schiebeverbindung an eine Zwischenwelle treibende Kuppiungshälfte überträgt Ein Ende der Zwischenwelle weist eins Nockenfläche auf, die eine Klauenwelle mit offenem Stirnende darstellt, weiche mit einem Querbolzen in Eingriff kommt, der von der getriebenen Welle aufgenommen wird. Eine Torsionswelle die konzentrisch innerhalb der Zwischenwelle angeordnet ist, ist mit einem Ende mit der Zwischenwelle über Keilnuten verbunden, während das entgegengesetzte Ende mit dem Querbolzen der getriebenen Welle so befestigt ist, daß die Torsionswelle in Längsrichtung verdreht wird, so daß eine Torsionskraft auf de» Querbolzen aufgebracht wird, der letzteren gegen einen kreisförmigen Teil der Nockenfläche auf der Klaue drückt. Ein Anlaßdrehmoment wird dann über die Zwischemvelle auf den Querbolzen und die getriebene Welle übertragen. Wenn die Drehzahl der getriebenen Welle die Drehzahl des Laufringes der Freilaufkupplung übersteigt, gleitet der Querbolzen auf einer ansteigenden Nockenbahn nach oben und verbleibt in normalem Betrieb dort, wobei ein ausreichendes Gegenmoment übertragen wird, um die Zwischenwelle und den inneren Klemmring der Freilaufkupplung auf der gleichen Drehzahl wie die getriebene Welle zu halten. Beim Auftreten eines Fehlers, z. B. in der Freilaufkupplung, der einen Antrieb der treibenden Welle der Kupplung und möglicherweise des Anlassers zusammen mit dem inneren Klemmring ergeben würde, bewirkt das überhöhte von der getriebenen Welle kommende Gegenmoment, daß der Querbolzen weiter auf der ansteigenden Nockenbahn gleitet. Dieses überhöhte Drehmoment wird damit in eine Druckbelastung umgeformt, die die Zwischenwelle axial soweit verschiebt, daß der Querbolzen von der Nockenbahn gelöst und die Schiebe- bzw. Keilnutenverbindung der Zwischenwelle mit der Torsionswelle aufgehoben wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht der Kupplungskombination nach der Erfindung, »eilweise in schematischer Darstellung,

Fig.2 ein«; Teilschnittansicht eines Teiles der Kupplungskombination nach der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.

F i g. 3 eine Teilsch'.ittansicht ähnlich der nach F i g. 2, dargestellt im normalen Betrieb.

Fig.4 eine Teilschnittansicht der Vorrichtung nach Fig.3, wobei jedoch der ausgekoppelte Zustand gezeigt ist.

Fig.5 eine perspektivische Ansicht des Austrittsendes der Schleuderpumpe, und

Fig. 6 eine Aufsicht auf das einiaUseitige Ende der Schleuderpumpe.

Eine aus einer Klemmkörper Freilaufkupplung und einer Sicherheits-Klauenkupplung bestehende Kupplungskombination 10 r.t in F i g. I in Verbindung mit einem Teil eines schematisch dargestellten herkömmlichen Anlassers gezeigt, der einen treibenden Ring 12 besitzt, der normalerweise von dem Anlasser angetrieben wird. Über eine herkömmliche, in einer Richtung arbeitende K!emmkörper-Freilaufkupplung 14 wird ein Anlaßdrehmoment übertragen, um einen inneren Klemmring 16 der Kupplung in einer bestimmten Drehrichtung, z.B. der in Fig.2 mit Pfeil 18 angedeuteten Drehrichtung, in Drehung zu versetzen.

ίο Entsprechende Freilauflager 20 sind zwischen dem Ring 12 und dem inneren Klemmring 16 in der Kupplung angeordnet

Der innere Klemmring 16 hat eine längliche zylindrische Gestalt mit einer zentrischen durchgehen-

den Bohrung 22. Ein äußeres Ende des Klemmringes 16 erstreckt sich über eine Stirndichtung 24 und ein zugeordnetes Gehäuse 26 nach außen, das in der Nähe einer getriebenen Kuppiungshälfte 28 angeordnet ist Der innere Klemmring 16 weist ferner ein oder mehrere

μ in radialer Richtung verlaufende Strömungsmittelspeise- und Schmieröffnungen 30 auf, die zwischen der zentrischen Bohrung 22 und der Freilaufkupplung 14 vorgesehen sind, um Schmiermittel in Lz-. Freilaufkupplung abzugeben. Zwischen seinen Enden besitzt der innere Klemmring 16 ferner eine Keilnut 32, die an der Innenwand der zentrischen Bohrung 22 ausgebildet ist Am entgegengesetzten Ende des inneren .Klemmringes 16 ist eine Schleuderpumpe in Form einer einteiligen zylindrischen Hülse 34 vorgesehen, die z. B. mittels Bolzen 36 drehbar mit dem inneren Klemmring 16 befestigt ist Wie in den Fig. 1, 5 und 6 dargestellt, hat die Pumpe 34 ein offenes Ende, das eine S^rörnungsmitteleinlaßöffnung 38 festlegt; ein gegenüberliegendes Ende der Hülse 34 innerhalb der zentrischen Bohrung 22 besitzt eine Endwand 40, die die Pumpe gegen die zentrische Bohrung 22 abschließt. Von der Hülse 34 führen durch die Wand 40 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung gekrümmten, in radialer Richtung verlaufenden Abgabeöffnungen 42, durch die Schmier-

«o mittel aus der Einlaßöffnung der Pumpe in die zentrische Bohrung 22 abgegeben bzw. abgeschleudert wird. Eine Schmiermittelleitung 44 mündet in die Einlaßöffnung 38 und ist nicht drehend in bezug auf die Hülse 34 über eine schematisch angedeutete Abdichte'S lageranordnung 46 befestigt Vorzugsweise ist eine Ölabweisvorrichtung 48 quer zur zentrischen Bohrung 22 angeordnet und trägt dazu bei, den Schmiermittelfluß durch die Öffnung 30 zur Kupplung 14 zu richten.

Innerhalb der zentrischen Bohrung 22 ist eine zylindrische, axial verschiebbare Kuppiungshälfte 50 in Form einer Zwischenwelle angeordnet, die einen diametral vergrößerten Teil 52 besitzt, der gegenüber der Innenwand der zentrischen Bohrung 22 verschiebbar ist. In der Nähe des inneren Endes hat die Kuppiungshälfte 50 eine Keilanordnung 54, die so ausgebildet ist, daß sie in Antriebsverbindung mit der Keilnutenanordnung 32 auf dem inneren Klemmring 16 steht. Die Kuppiungshälfte 50 weist ferner eine zentrische, durchgehende Axialbohrung 56 auf und besitzt eine Keilnulanordnung 58, die auf der Innenwand der Axialbohrung 56 in der Nähe des inneren Endes ausgebildet ist. Die Kuppiungshälfte 50 weist ferner einen Abscherabschnitl 60 mil verringertem Durchmesser auf.

^h> Die Kuppiungshälfte 28 hat ferner einen zentrischen. ausgesparten Abschnitt 62. durch das ein mit der KupplungsKi'flf 28 fest verbundener Querbolzen f4 hindurchrcicht. Die Kuppiungshälfte 50 ist mit inrem

äußeren Ende innerhalb des Abschnittes 62 angeordnet. Dieses äußere Ende der Kupptungshälftc 50 ist in Form einer offenen Klaue ausgebildet und besitzt zwei diametral gegenüberliegende identische, spiegelbildliche Nockenflächen 66. Jede Nockenfläche 66 besteht , aus einer radial verlaufenden, kreisförmigen Nockenbahn 68 und einer nach außen ansteigenden Nockenbahn 70. Die Nockenbahn 70 ist vorzugsweise leicht spiralförmig gegen das äußere Ende der Kupplungshälfte 50 in Längsrichtung gekrümmt. Die Kuppliingshälfte m 50 ist so ausgebildet, daß der Querbolzen 64 der getriebenen Kupplungshälfte 28 der Klauenkupplung normalerweise in drehmomentübertragendem Eingriff mit der Nockenfläche 66 steht.

Eine Torsionswelle 72 mit einer Keilanordnung 74 am ι s inneren Ende, die zur Drehmomentübertragung in Eingriff mit der Keilnutenanordnung 58 auf der inneren Oberfläche der zentrischen Bohrung 56 steht, ist längsverschiebbar innerhalb letzterer angeordnet. Das äußere Ende der Welle 72 ist innerhalb des Abschnittes ><> 62 angeordnet und weist eine Querbohrung 76 auf, in der der Querbolzen 64 so aufgenommen ist, daß die Welle 72 fest mit der getriebenen Kupplungshälfte 28 verbunden ist.

Beim Zusammenbau wird die Welle 72 in Umfangs- >> richtung dadurch verdreht, daß die Kupplungshälfte 28 gegen Drehung festgehalten wird, während die Keilanordnung 74 des Teiles 72 in die Keilnutenanordnung 58 versetzt in bezug auf das äußere Ende des Teiles 72 gleitet. Damit wird eine vorgewählte Torsionsverspann- jo kraft erzeugt, die bei einer Freigabe der Kupplungshälfte 28 letztere so beaufschlagt, daß der Querbolzen 64 in die kreisförmige Nockenbahn 68 gedruckt wird.

Im Betrieb wird ein Anlaufdrehmoment zur Beschleunigung der getriebenen Kupplungshälfte 28 von dem Anlasser geliefert, wenn die Kupplung die in Fig.2 gezeigte Position einnimmt. Wie vorstehend erwähnt, übt die Welle 72 eine Vorspannkraft aus, die den Querbolzen 64 auf der kreisförmigen Nockenbahn 68 hält. Das Anlaufdrehmoment, das von dem Anlasser -to über den Ring 12 und die Freilaufkupplung 14 geliefert wird, bewirkt eine Drehung des inneren Klemmringes 16 in der durch Pfeil 18 in F i g. 2 angedeuteten Richtung. Wie durch den Pfeil 78 angegeben, wird dieses Anlaßdrehmoment direkt von der kreisförmigen Nokkenbahn 68 übertragen, um eine entsprechend gerichtete Drehung der getriebenen Kupplungshälfte zu erzielen. Das Anlaßdrehmoment wird somit von dem inneren Klemmring 16 über die erste Kupplungshälfte 50 abgegeben und weiter über die kreisförmige Nockenbahn 68 auf die getriebene Kupplungshälfte 28 übertragen.

Nach dem Anlaßvorgang setzt der Motor die Beschleunigung der Kupplungshälfte 28 auf eine Drehzahl fort, die wesentlich größer ist als die, die von dem Anlasser erzeugt wird. Damit wird ein Gegendrehmoment von der getriebenen Kupplungshälfte 28 auf die Kupplungshälfte 50 mit der Drehzahl der Kupplungshälfte 28 übertragen. Dadurch gleitet der Querbolzen 64 auf der Nockenbahn 70 etwas nach außen, so daß das f>o Gegendrehmoment von der Kupplungshälfte 28, wie durch Pfeil 80 dargestellt, über die Nockenbahn 70 auf die treibende Kupplungshälfte 50 und den inneren Klemmring 16 mit der Drehzahl der Kupplungshälfte 28 zurückübertragen wird. Die Torsionsvorspannkraft, die ti durch die verdrehte Weile 72 ausgeübt wird, erzeugt eine entgegenwirkende Kraft, wie durch Pfeil 82 in F- i g. 3 dargestellt ist. die den Querbolzen in einer ein Drehmoment übertragenden Position mit der Nocken bahn 70 hält. Während des normalen Betriebes der Kuppliingshälfte 28 mit einer Drehzahl, die wesentlich großer ist als die vom Anlasser erzeugte, laufen somit die Kuppliingshälfte 50 und der innere Klemmring 16 mit der gleichen Drehzahl um wie die Kuppliingshälfte 28. Die Freilauf-Wirkung der Kupplung 14 verhindert eine Übertragung dieses Gegenmomentes auf den Ring 12, so daß der Anlasser geschützt ist. Dabei wird die Torsionsvorbelastung, die durch den Teil 72 aufgebracht wird, so gewählt, daß die Vorspannkraft ausreichend groß ist, um einer vorgewählten maximalen Wert des Gegendrehmomentes von der Kupplungshälfte 28 auf die Kupplungshälfte 50 zu übertragen. Insbesondere reicht dieses maximale Drehmoment aus, um die Kupplungshälfte 50 und den inneren Klemmring 16. nicht aber die Kupplung 14, den Ring 12 und den Anlasser anzutreiben.

Beim Auftreten eines Hehlers im System, z. B. eines Fehlers der Kupplung 14, der eine Übertragung eines Gegenmomentes über die Kupplung zur Folge hat, wodurch der Ring 12 mit der gleichen Drehzahl wie die Kupplungshälfte 28 angetrieben wird, wird ein wesentlich größeres Drehmoment über den Querbolzen 64 und die Nockenbahn 70 übertragen. Die Welle 72 ist jedoch so vorbelastet, daß im Falle eines solchen Fehlers das erhöhte Gegenmoment, das über die Nockenbahn 70 übertragen werden soll, eine Kraft ausübt, die die durch die Welle 72 erzeugte Vorspannkraft überwindet. Das von der Kupplungshälfte 28 übertragene Gegenmoment (Pfeil 80 in F i g. 3) ist größer als die Kraft, die durch die Welle 72 erzeugt wird, und dieses zu hohe Gegenmoment aus der Kupplungshälfte 28 beaufschlagt dann den Querbolzen 64 in der Weise, daß er sich auf der Nockenbahn 70 zu bewegen beginnt, und einen Längsschub auf die Kupplungshälfte 50 ausübt. Somit erzeugt dieses zu hohe Gegenmoment aus der Kupplungshälfte 28 eine Längsdruckkraft oder wird in eine solche umgeformt, die die Kupplungshälfte nach links in den Fig. 1 und 4 verschiebt und die Nockenbahnen außer Antriebseingriff mit dem Querbolzen 64 bringt. Auf diese Weise wird die Kupplungshälfte 28 von der Kupplungshälfte 50 abgekoppelt, die in die Stellung nach Fig.4 verschoben wird. Diese Längsverschiebung der Kupplungshälfte 50 wird soweit fortgesetzt, daß der das Drehmoment übertragende Eingriff der Keilverbindung zwischen der Keil-Nuten-Anordnung 58, 74 aufgehoben wird. Deshalb wird die Welle 72 außer Eingriff mit der Kupplungshälfte 50 gebracht, so daß der Querbolzen 64 vollständig lußer Eingriff mit dem drehmoment-übertragenden Eingriff mit der Kupplungshälfte 50 kommt. Die Ölabweisvorrichtung 48 muß dabei so ausgelegt sein, daß sie sich bei einer Bewegung der Kupplungshälfte 50 nach links ebenfalls nach links bewegt.

Im Falle des Auftretens eines Fehlers, der eine Übertragung eines zu hohen Drehmomentes von dem Anlasser auf die Kupplungshälfte 28 ergibt, bricht der Abscherabschnitt 60 in der Kupplungshälfte 50. Ein derartiges überhöhtes Drehmoment aus dem Anlasser verdreht auch die Welle 72 und führt sie schließlich zu Bruch. Auf diese Weise werden die Kupplungshälfte 28 und das Getriebe sowie andere zugeordnete Vorrichtungen gegen zu hohe Drehmomente geschützt, die sich aus einer solchen fehlerhaften Arbeitsweise ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Aus einer Klemmkörper-Freilaufkupplung und einer nachgeschalteten ausrückbaren Sicherheits-Klauen-Kupplung bestehende Kupplungskombina- tion, insbesondere für Anlasser von Motoren, bei der ein Klemmring der Klemmkörper-Freilaufkupplung drehfest mit einer Kupplungshälfte der Klauenkupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß