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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung, umfassend
Mittel zur Anpassung der Druckkraft in der axialen Richtung der
Platten mit der Variation des zu übertragenden Drehmoments.
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Im
Umfeld der Bewegungsübertragung
von einer antreibenden Welle zu einer angetriebenen Welle ist es
bekannt, dass es nötig
ist, zwischen die Wellen eine Vorrichtung (Kupplung) einzufügen, um sie
zu kuppeln, welche mittels einer axialen Bewegung den zwei Wellen
ermöglicht,
gekuppelt oder entkuppelt zu werden, in Bezug zur Rotation.
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Es
ist ebenso bekannt, dass die wesentlichen Elemente der Kupplungen
aus Sätzen
von Stahlplatten bestehen, die einstückig sind mit der Nabe der
angetriebenen oder antreibenden Welle, und abwechselnd mit Platten
bedeckt mit Reibungsmaterial, einstückig mit einem Gehäuse sind,
welches wiederum mit der antreibenden oder angetriebenen Welle verbunden
ist; wenn diese Platten in der axialen Richtung durch entsprechende
Druckmittel gepresst werden, verursachen sie, dass das Drehmoment
von der antreibenden Welle zu der angetriebenen Welle übertragen
wird.
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Wenn
der auf die Platten angewendete axiale Druck zunimmt, wird es eine
entsprechende Zunahme in dem durch die Kupplung übertragenen Drehmoment geben.
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Folglich
wurden Druckvorrichtungen entwickelt, basierend auf der Verwendung
von Federn, die axial eingesetzt werden zwischen die Nabe der angetriebenen
Welle und ein Element, welches Druck in die axiale Richtung ausübt, und
werden verwendet zum Beispiel in dem Bereich von Zweiradfahrzeugen, wobei
die Last proportional zunimmt mit dem Maximaldrehmoment, welches
entwickelt werden kann und welches zu der angetriebenen Welle übertragen wird,
in anderen Worten zu dem antreibenden Rad des Motorrads durch das
Getriebe.
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Jedoch,
obwohl der hohe Druck der Druckfeder nützlich ist für die Übertragung
eines höheren Drehmoments,
erwachsen daraus bestimmte Probleme, einschließend:
- – die Tatsache,
dass der Druck der befestigten Federn auf einen Maximalwert festgelegt
werden muss, so dass der maximale durch den Motor bereitgestellte
Drehmomentwert übertragen
werden kann, und
- – die
Tatsache, dass der Druck der Druckfeder auch das ist, was der Loslösung der
Kupplung durch den Fahrer entgegensteht, welche im Umfeld von Motorrädern begründet ist
durch eine manuelle Betätigung
des Steuerhebels, welcher sich auf dem Handgriff befindet; ein überdeutlicher Druck
der Federn, welcher durch einen hohen Drehmomentwert nötig wird,
macht daher den Steuerungshebel sehr steif in der Handhabung;
- – die
Tatsache, dass, wenn das Drehmoment umgekehrt ist, der hohe Wert
der Druckfeder einen hohen Drehmomentwert erhält, welcher im Fall zweirädriger Fahrzeuge
Blockieren und/oder Rutschen des antreibenden Rades verursachen kann.
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Folglich
wurden technische Lösungen
vorgeschlagen, mit dem Ziel, den Druck der axialen Druckfedern variabel
zu machen mit der Variation des zu übertragenden Drehmoments, wobei
diese Lösungen
basieren auf dem Einsetzen zusätzlicher
Elemente, wie Flächennocken
und ähnliches,
welche sich zwischen die Nabe der angetriebenen Welle und den Druckplatten
befinden, und welche, wenn das Dreh moment auf die antreibende Welle
zunimmt, axial gegen die Druckfedern drückt und demnach zu einem stärkeren Zusammenpressen
der Federn und einer entsprechenden Zunahme in dem Beschleunigungsdruck
führt,
mit einer folglichen Zunahme des Drehmoments, welches über die
Kupplung übertragen
werden kann.
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Diese
bekannten Lösungen,
welche mit den Druckfedern funktionieren, lösen die Probleme der Kupplung
nicht zufriedenstellend, da:
- – wenn das
Drehmoment zunimmt, der Druck der Federn ebenso zunimmt und folglich
die Kraft, welche nötig
ist, um den Kupplungslösesteuerhebel
zu betätigen,
zunimmt, wobei dieses Problem in Ölbad-(nassen)Kupplungen noch
deutlicher wird, in welchen der Reibungskoeffizient drastisch verringert
ist, wobei eine weitere Zunahme in dem Federdruck nötig wird;
- – sie
nicht zufriedenstellend als Drehmomentbegrenzer arbeiten, wenn das
Motordrehmoment umgekehrt ist, sondern in dem speziellen Fall einer
Anwendung bei Zweiradfahrzeugen Blockieren und/oder Rutschen des
antreibenden Rades verursachen, mit einem Schleuderrisiko, insbesondere
wenn die Gänge
schnell abwärts
geschaltet werden;
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DE-A-1941683 offenbart
eine Kupplung entsprechend der Präambel von Anspruch 1, einschließlich schraubenförmiger Sitze
für die
Bewegungsübertragung
zwischen dem Gehäuse
und der Nabe einer Kupplung, die einschließt eine Vielzahl von antreibenden
und angetriebenen Bremsscheiben, die axial durch eine Druckplatte
komprimiert werden.
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Da
ist daher ein technisches Problem, eine Kupplung herzustellen, insbesondere
für zweirädrige Fahrzeuge,
welche mit zusätzlichen
Mitteln zur Anpassung der axialen Last auf die Platten ausgestattet ist,
welche es möglich
macht:
- – den
Druck auf die Druckfedern niedrig zu halten, was demnach zu einer
niedrigen Last auf den Kupplungslösehebel führt;
- – die
axiale Last auf die Platten zu erhöhen, wenn das Maschinendrehmoment
zunimmt, ohne es schwieriger zu machen, den Hebel zum Lösen der Kupplung
zu bedienen.
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Im
Umfeld dieses Problems gibt es eine weitere Anforderung für die Last
auf die Platten abzunehmen, wenn das Drehmoment umgekehrt wird, wobei
demnach das Risiko eines Blockierens des Rades verringert wird.
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Diese
technischen Probleme werden gelöst entsprechend
der vorliegenden Erfindung durch eine Kupplung entsprechend Anspruch
1.
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Weitere
Details können
erhalten werden aus der folgenden Beschreibung eines nichtbeschränkenden
Beispiels einer Ausführungsform
der Erfindung, welche dargestellt ist in Bezug zu den beigefügten Zeichnungen,
welche zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
der Kupplung entsprechend der Erfindung;
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2 einen
Querschnitt in einer vertikalen Ebene des Gehäuses gemeinsam mit der antreibenden
Welle;
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3 den
Aufbau in einer Ebene des Gehäuses
von 2, welches auf der Kupplung befestigt ist;
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4 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Kupplung entsprechend
der Erfindung;
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5 eine
Schnittansicht einer Variante einer Ausführungsform der Kupplung aus 4;
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6 einen
partiellen Querschnitt des Druckschiebers der Kupplung von 5;
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7 eine
Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Kupplung entsprechend
der Erfindung; und
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8 einen
partiellen Querschnitt des Druckschiebers der Kupplung aus 7.
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Wie
in 1 umfasst die Kupplung entsprechend der Erfindung
ein Gehäuse 10,
welches gemeinsam hergestellt ist mit dem Getriebe 1 des
Bewegungsübertragungssystems
(nicht gezeigt) eines Motorrads mit einer eingefügten, flexiblen Kupplungsfeder 2.
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Die
laterale Fläche 10a des
Gehäuses 10 hat Sitze 11,
welche die äußeren Zähne 21 der
Ebenen 20 beherbergen, welche mit Reibungsmaterial bedeckt
sind, und welche im folgenden Text als „Mitnehmerscheiben" bezeichnet werden,
da sie durch die antreibende Welle gedreht werden.
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Zwischen
jedes Paar aufeinanderfolgender Platten 20 ist eine Stahlplatte 30 eingefügt, welche mit
einer inneren Verzahnung 31 ausgestattet ist zum Kuppeln
an eine entsprechende radiale Verzahnung der Nabe 40 der
angetriebenen Welle 50, an deren freiem Ende eine Verzahnung 51 zur Übertragung
an die Antriebswelle des Getriebes (nicht gezeigt) ist.
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Die
Stange 60 zum Lösen
der Kupplung ist koaxial eingefügt
in die angetriebene Welle 50, und wenn sie betätigt wird
durch den Hebel, welcher sich auf dem Handgriff des Motorrads befindet,
drückt
sie axial auf die Druckplatte 70, an welche sie durch eine Buchse 61 und
Lager 61a gekuppelt ist.
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Die
Druckplatte 70 umfasst wiederum Sitze 71, die
sich axial einwärts
erstrecken und ausgestattet sind mit einer Öffnung 71a auf der
Basis, um den Eintritt eines axialen Vorsprungs 42 der
Nabe 40 zu erlauben.
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Jeder
Sitz 71 beherbergt eine entsprechende Druckfeder 72,
die zwischen der Basis des Sitzes und einer Scheibe 43a gepresst
ist, und welche mittels einer Schraube 73 einstückig hergestellt
ist mit dem axialen Vorsprung 42 der Nabe.
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Entsprechend
der Erfindung haben die Sitze 11 der lateralen Fläche des
Gehäuses 10,
in welches Sitze der Zähne 21 der
Platten 20 eingefügt
sind, eine schraubenförmige
Konfiguration in Bezug zu der längsgerichteten
Achse des Gehäuses.
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Die
mittlere Steigung des schraubenförmigen
Profils in Bezug zu der längsgerichteten
Achse ist in dem Bereich von 1° bis
30°, vorzugsweise
von 3° bis
6° für trockene
Kupplungen und von 10° bis
20° für Ölbad-(nasse)Kupplungen,
und kann sich über die
gesamte Länge
des Sitzes 11 erstrecken in die Richtung der Steigung,
welche durch die Rotationsrichtung des Motors bestimmt wird.
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Demnach,
wenn das übertragene
Drehmoment ansteigt und folglich die tangentiale Komponente ansteigt,
welche durch das Gehäuse 10 auf
die Verzahnung 21 der Mitnehmerscheiben 20 übertragen
wird, nimmt die Komponente der übertragenen Kraft
in der analen Richtung durch die Steigung der Sitze 11 ebenso
zu wie die relative Kompression der Platten 20 und 30,
und folglich nimmt das Drehmoment, welches durch die Kupplung übertragen
werden kann, ebenso zu. Im Gegensatz, wenn das Drehmoment umgekehrt
wird, führt
die Steigung der Sitze zu einer Abnahme der axialen Last auf die
Platten und folglich in dem übertragbaren
Drehmoment, welche als Drehmomentgrenze dienen.
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Daher
erlaubt die besondere Konfiguration der Sitze des Gehäuses eine
Variation des Verhaltens der Kupplung als eine Funktion des übertragenen
Drehmoments ohne Variation des analen Drucks auf die Federn, welche
folglich mit relativ niedrigen Druckwerten kalibriert werden können, um
einen niedrigen Druck im Gegensatz zu dem Betrieb des Loslösesteuerungshebels
zu erhalten.
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Es
ist ebenso möglich
für die
Steigung der Sitze 11 des Gehäuses 10, nur entlang
eines Teils der axialen Tiefe der Aussparung 11 vorgesehen
zu sein, um demnach einen teilweisen Effekt zu haben.
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Wie
in 4 gezeigt, kann derselbe Effekt erreicht werden
durch Übertragung
des schraubenförmigen
Anpassungsprofils des Gehäuses 10 an
die Nabe.
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In
diesem Fall ist die Nabe 140 ausgestattet mit einer schraubenförmigen radialen
Verzahnung 141, welche in der Lage ist, an eine entsprechende Verzahnung 81 eines
Schiebers 80 gekoppelt zu werden, welcher zwischen das
Gehäuse 10 und
die Nabe 140 eingesetzt ist.
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Der
Schieber ist ebenso ausgestattet mit einer inneren Verzahnung 142 zum
Kuppeln an die Verzahnung 31 der mitgenommenen Scheiben 30 und
wird durch die Druckplatte 70 axial gegen die Nabe gedrückt.
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Die
schraubenförmige
Kupplung zwischen der Nabe 140 und dem Schieber 80 führt zu einer
Zunahme oder Abnahme des axialen Schubes auf die Platten 20, 30,
da das durch das Gehäuse 10 übertragene
Maschinendrehmoment zunimmt oder abnimmt.
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5 und 6 zeigen
eine Variantenausführungsform
der Kupplung aus 4, in welcher die schraubenförmige Kupplung
zwischen dem Schieber 280 und der Nabe 340 mittels
einer gezahnten Buchse 341 erhalten ist, welche axial auf
der Nabe 340 positioniert ist mittels eines Sitzes 341a,
welcher mit einer entsprechenden radialen Verlängerung 340a der Nabe
interagiert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
(7 und 8) ist die Kupplung zwischen
der Nabe 240 und dem Schieber 280 ausgestattet
mittels Rollen 241, die auf radialen Stifte 241a solidarisch
mit der Nabe 240 befestigt sind; wobei die Rollen in entsprechende
axiale Aussparungen 281 des Schiebers 280 eingefügt sind,
welche (8) einen schraubenförmigen Aufbau
in Bezug zu der Rotationsachse der Nabe haben.
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Die
Steigung der Aussparungen ist in dem Bereich von 1° bis 30°.
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Daher,
wie in 7 gezeigt, erzeugt das an das Gehäuse 10 übertragene
Maschinendrehmoment einen tangentialen Druck auf den Schieber 280, dessen
Sitze 281 mit den Rollen 241 interagieren, die Kraft
lösen und
eine axiale Komponente erzeugen, welche den Schieber in der axialen
Richtung drückt, und
demnach die Platten 20, 30 proportional zu dem zu übertragenden
Maschinendrehmoment komprimieren.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Schieber, welcher zwischen das Gehäuse 10 und die Nabe 40 eingesetzt
ist, ausgestattet mit einer äußeren Verzahnung
schraubenförmigen
Typs der Art wie oben beschrieben zum Kuppeln an die mitgenommenen
Scheiben. Folglich kann die Kupplung zwischen dem Schieber und der
Nabe ausgestattet sein mit Mitteln, welche in der Lage sind, ein
geradliniges, axiales Rutschen und Drehmomentübertragen bereitzustellen,
wie genutete Profile, Führungen
mit Rollen oder ähnliches.