DE2837922A1 - Fliehkraftreibungskupplung - Google Patents

Description

• Fliehkraftreibungskupp lung
• Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Fliehkraftreibungskupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Kupplung befinden sich der Kupplungshebel, die Kupplungsreibflächen und die Kupplungsbacken außerhalb der Kupplungsscheibe, wodurch die Kupplung insgesamt voluminiös baut.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Fliehkraftreibungskupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie platzsparend schmäler baut und damit insbesondere bei Einbau in Kraftfahrzeugen gut unterzubringen ist, d. h. der Einbauraum wird nur noch von den ohnehin erforderlichenSiemenscheiben bestimmt.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kupplung möglich.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Ansicht der Reibungskupplung, Figur 2 einen Schnitt längs II-II nach Figur 1, Figur 3 einen Schnitt längs III-III nach Figur 2, Figur 4 eine Einzelheit, Figur 5 ein Diagramm.
• Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Fliehkraftreibungskupplung ist als Zweigang-Aggregateantrieb ausgebildet und hat eine Kupplungsscheibe 11 sowie eine Vorgelegescheibe 12, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als derjenige der Kupplungsscheibe 11. Die Kupplungsscheibe 11 ist über ein Doppelkugellager 13 auf einem Kupplungsgehäuse 14 gelagert, während die Vorgelegescheibe 12 ebenfalls über ein Doppelkugellager 15 auf einer Ibe 16 gelagert ist. Das Kupplungsgehäuse 14 hat eine Längsbohrung 17, die mit einer Längsbohrung 18 der Nabe 16 fluchtet. Diese beiden Teile sind auf einer nicht dargestellten Abtriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet und drehfest mit dieser verbunden.
• Das rotierende Kupplungsgehäuse 14 hat an seinem oberen Teil zwei Stege 19, 20 mit zwei fluchtenden Bohrungen 21, 22, in denen ein Bolzen 23 angeordnet ist. Auf diesem Bolzen ist ein Hebel 25 drehbar gelagert, der sich bogenförmig innerhalb der Kupplungsscheibe 11 um etwa den halben Umfang derselben erstreckt. Der Hebel ist zugleich als Fliehgewicht ausgebildet und dient als das die Kupplung durch Fliehkraft betätigende Organ.
• Am einen Ende des Hebels 25 ist ein Auge 26 mit einer Bohrung 27 ausgebildet, in der ein Bolzen 28 fest angeordnet ist. Auf dem Bolzen 28 ist ein Kupplungsbacken 29 mit Reibbelag 30 schwenkbar gelagert. Der Kupplungsbacken hat die Form eines Kreissegments und erstreckt sich nicht ganz über ein Viertel des Umfangs. Sein Reibbelag 30 wirkt mit einer Reibfläche 31 am Innenumfang der Kupplungsscheibe 11 zusammen. Die resultierende Normalkraft FN der Reibkraft geht durch den Mittelpunkt M der Kupplungsscheibe.
• Der Mittelpunkt L des Bolzens 27 am Hebel 25 liegt dann etwas rechts von der Wirkungslinie dieser Kraft. Eine gedachte Verbindungslinie, die den Punkt L mit der Achse D des Bolzens 23 verbindet, bildet mit der Kraft FN einen Winkel t , welcher als Konstruktionswinkel bezeichnet ist.
• Entgegen der auf den Hebel 25 wirkenden Fliehkraft wirkt diesem eine Druckfeder 33 entgegen. Sie stützt sich an zwei topfförmigen Federtellern 34, 35 ab. Der Federteller 34 liegt an der Schneide 36' eines Schraubenbolzens 36 an, der am Kupplungsgehäuse 14 befestigt ist. Der Federteller 35 liegt an der Schneide 37 ' eines Bolzen 37 an, welcher an einer Endfläche 25' des Hebels befestigt ist, und zwar etwas unterhalb des Auges 26. Der Abstand der Wirkungsrichtung der Federkraft FF zum Punkt D ist mit q bezeichnet. Die Resultierende der Fliehkraft des Hebels 25 ist mit FZ bezeichnet. Sie hat gegenüber dem Punkt D einen Hebelarm k. Die Resultierende der Reibkraft ist mit FR bezeichnet und verläuft unter dem Konstruktionswinkel t durch die Punkte L und D.
• Am Kupplungsgehäuse 14 ist eine sich in Richtung der Vorgelegescheibe 12 erstreckende Nabe 40 ausgebildet. Sie ist nicht genau ringförmig sondern hat etwa ein Polygonprofil - siehe Figur 3 - wodurch sich gegenüber einem ringförmigen Körper 41, auf dem die Vorgelegescheibe 12 durch Schweißen oder Löten befestigt ist, drei sichelförmige Räume 42, 43, 44 bilden. In jedem dieser Räume sind nebeneinanderliegend mehrere Klemmkeile 45, 46, 47 angeordnet. Sie können in einer bestimmten Position an Anschlagstiften 48 bis 50 anliegen. Der Ringkörper 41 bildet zugleich eine Reibfläche gegenüber den Klemmkeilen 45, 46, 47.
• An der dem Schraubbolzen 36 gegenüberliegenden Endfläche 51 des Kupplungsgehäuses 14 ist eine Schraube 52 angeordnet, welche als Endanschlag für den Hebel 25 bzw. den durch diesen gebildete Fliehgewicht dient; dazu ist am Hebel 25 eine Nase 25" ausgebildet.
• Die in Fi-gur 4 in Abwicklung dargestellte Reibfläche 31 hat mehrere Durchbrüche 53, 54, die sich pfeilförmig mit geringer Neigung gegenüber der Drehachse über die Breite des Reibbelages 30 erstreBken.
• Die Fliehkraftreibungskupplung mit Freilauf und Vorgelegescheibe dient insbesondere zum Antrieb von Nebenaggregaten in einem Kraftfahrzeug. Deren Antrieb erfolgt bei niedrigen Motordrehzahlen über die Kupplungsscheibe 11. Dabei ist die Kupplung eingerückt, d.h. die Kraft der Feder 33 ist größer als die Fliehkraft des Hebels 25, wodurch der Kupplungsbacken 29 mit seinem Reibbelag 30 an die Reibfläche 31 gedrückt wird. Dabei überholt die Vorgelegescheibe 12, d.h. die Klemmkeile 45 bis 47 werden gegen die Anschlagstifte 48 bis 50 gedrückt, wobei kein Reibschluß zwischen ihnen und dem Ringkörper 41 stattfindet. Bei höheren Drehzahlen, z. B. über 2000/min, wird die Fliehkraft so groß, daß der Hebel 25 so um den Punkt D geschwenkt wird - dabei die Feder 33 zusammen drückend - daß sich der Kupplungsbacken von der Reibfläche 31 abhebt. Die Fliehkraftkupplung ist damit ausgerückt, die Klemmkeile 45 bis 47 werden in die sichelförmigen Spalte mitgenommen, wodurch sie Reibschluß zwischen dem Ringkörper 41 und der Nabe und damit der Vorgelegescheibe 12 herstellen. Die Aggregate werden nun also über die Vorgelegescheibe 12 angetrieben.
• Die Kupplung ist nun so ausgebildet, daß sie dann schaltet, wenn das Drehmoment der am Hebel 25 wirkenden Kräfte, - nämlich Federkraft FF, Fliehkraft FZ und resultierende Reibkraft FR - um den Drehpunkt D vom Gleichgewicht in das Ungleichgewicht gehen. Durch die Gestaltung des Hebels 25 und des Kupplungsbackens 29 wird erreicht, daß die Reibkraft eine Selbstverstärkung bewirkt. Der Verstärkungsfaktor a = 1 ist abhängig von der Geometrie l-tgV.cotg d" am Hebel 25 und am Kupplungsbacken 29, nämlich vom Konstruktionswinkel t - und vom Reibwert 5 (Reibwinkel) zwischen Reibbelag 30 und Reibfläche 31. Für die Kupplung gelten die Forderungen, daß 1. das Lösen ohne oder nur in einem sehr geringen Schleifbereich stattfinden soll und 2. daß das Einkuppeln ohne störenden Ruck vor sich gehen soll.-und die Kupplung auch nicht dauernd bzw. zulange schleifen darf.
• Aus der Forderung 1 ergibt sich der Konstruktionwinkel haft' wobei haft gleich dem Reibwinkel bei Haftreibung ist.
• Für das Einkuppeln gilt: Fu = aGleit . Fo . tg Gleit' wobei Gleit = Reibwinkel bei Gleitreibung und aGleit = Verstärkerungsfaktor bei Gleitreibung ist.
• F = Anlegekraft des Reibbelages 30 an die Reibfläche 31 beim Einkuppeln.
• Bei gegebenem }- und g Gleit läßt sich die Forderung 2 durch Festlegen von Fo erreichen. Fo ist beim Einkuppeln abhängig von der Schalthysterese der Kupplung, und diese wird bestimmt durch die Anordnung der Feder und den Schwenkwinkel des Hebels 25.
• Die Kupplung schaltet, wenn die Drehmomente der am Hebel 25 wirkenden Kräfte - siehe oben - um den Drehpunkt D vom Gleichgewicht in das Ungleichgewicht gehen. Zur Vereinfachung werden Lagerreibung und Beschleunigungskräfte vernachlässigt. Das Lösen erfolgt, wenn FF . qL<FZ . KL das Einkuppeln, wenn FF . qE >FZ . KE L L E E Siehe hierzu auch das Diagramm nach Figur 5.
• Durch die gewählte konstruktive Anordnung und Auslegung der Feder wird erreicht, daß FF . qL> FF . qE wird; L E daraus folgtdie Schalthysterese und die Anlegekraft Fg des Kupplungsbackens beim Einkuppeln zu Die übertragbare Umfangskraft FU beim Einkuppeln läßt sich somit bei Montage der Kupplung durch Begrenzung des Schwenkwinkels t des Hebels 25 mittels der Anschlagschraube 52 einstellen.
• Die Lagerung der Feder 33 ist so gewählt, daß die Drehpunkte 36', 37' der Federteller innerhalb der Feder liegen mit einem Abstand von etwa einem Drittel der Federlänge. Dadurch wird erreicht, daß sich die im Diagramm nach Figur 5 gezeigte Funktion ergibt mit einem flachen Bereich um T = 0 = f L (konstante Lösedrehzahl auch bei Reibbelagverschleiß) und steil abfallendem Ast bei = W Y E(erforderliche Schalthysterese bei kleinem Schwenkwinkel). Die nach innen verlegte Federlagerung ausgeführt als Schneidenlagerung, hat zudem den Vorteil geringer Reibung und hoher Knicksicherheit. Das Federmoment ist im gelösten Zustand kleiner als im eingekuppelten Zustand.
• Der Abstand der Punkte AL soll möglichst klein sein, damit die Änderung des Konstruktionswinkels t- bei Verschleiß möglichst gering bleibt.

Claims (8)

1. Ansprüche Fliehkraftreibungskupplung, die durch einen als Fliehkörper ausgebildeten Hebel (25) betätigbar ist, der um eine am Kupplungsgehäuse (14) angeordnete Achse (D) schwenkbar gelagert ist und auf den entgegen der Fliehkraft eine Feder (33) einwirkt und mit einem vom Hebel gegen die Kupplungsreibfläche andrückbaren Kupplungsbacken (29), der um eine am Hebel angeordnete Achse (L) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achse -(D, L) auf einer Geraden liegen, die mit der resultierenden Normalkraft (FN) des Kupplungsbackens (29) an der Reibfläche (31) einen Winkel (g ) bildet, welcher dem Reibwinkel bei Haftreibung zwischen diesen Teilen entspricht.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (25) samt Kupplungsbacken (29) und Feder (33) innerhalb der Kupplungsscheibe (11) angeordnet ist.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsbacken (29) aus einem kreissegmentartigen Körper besteht, dessen Anlenkpunkt (L) auf der Verbindungslinie vom Angriffspunkt A der resultierenden Reibkraft FR (Mitte des Kupplungsbackens) und dem Drehpunkt D des Hebels (25) liegt.
4. 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Punkte A-L kleiner als ein Viertel des Abstandes der Punkte AD ist.
5. 5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel des Hebels begrenzbar ist, z. B. durch eine Stellschraube (52).
6. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß daß sich die Feder (33) pendelnd an topfförmigen Federtellern (34, 35) abstützt, die selbst wieder an Schneiden von Bolzen (36, 37) anliegen, von denen einer am Gehäuse (14) der Kupplung, der andere am Hebel (25) angeordnet ist, und daß die Schneiden der Bolzen innerhalb der Feder liegen.
7. 7. Kupplung nach Anspruch 1 in der Ausführung als Zweigangaggregateantrieb mit zwei Kupplungsscheiben, wobei zwischen diesen ein Freilauf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Nabe (40) des Gehäuses der Kupplung in mindestens einer, inbesondere drei, zusammen mit der einen Kupplungsscheibe (12) gebildeten sichelartìgen Ausnehmung (42 bis 44) mindestens ein keilartlger Klemmkörper (45 bis 47) gleitend angeordnet ist, dessen Bewegung in der freilaufenden Richtung durch einen Anschlag (48 bis 50) begrenzt ist.
8. 8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reibfläche (31) Durchbrüche (52) ausgebildet sind, die sich pfeilförmig mit geringer Neigung gegenüber der Drehachse über die Breite des Reibbelages (30) erstrecken.