DE3525875A1

DE3525875A1 - Geschwindigkeitsabhaengige zentrifugalkupplung

Info

Publication number: DE3525875A1
Application number: DE19853525875
Authority: DE
Inventors: Toshio Awaji; Kozaburo Fujisawa Kanagawa Igari; Akimitsu Suzuki
Original assignee: NSK Warner KK
Current assignee: NSK Warner KK
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-01-23
Also published as: JPH0223735B2; JPS6131731A; US4690257A; DE3525875C2

Description

Beschreibung

Geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotationsenergieübertragende Kupplung, insbesondere auf eine geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkupplung, die sich zur Verwendung als Überbrückungskupplung in einem Drehmomentwandler eignet.

Bei einem Drehmomentwandler wird üblicherweise eine Überbrückungskupplung benutzt, die eine mechanische Kupplung dadurch bewerkstelligt, daß eine antriebsseitige Eingangswelle in Friktionskontakt mit einer abtriebsseitigen Ausgangswelle gebracht wird, wenn die Drehzahl und damit die Zentrifugalkraft zunimmt. Eine solche überbrückungskupplung ist einschlägig bekannt, und umfaßt üblicherweise eine Schuhanordnung, die in Friktionskontakt mit der Antriebsfläche durch radiale Auswärtsbewegung gebracht wird, wenn die Drehzahl und damit die Zentrifugal-

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kraft zunimmt. Eine solche Schuhanordnung ist in den US-PSen 43 05 493 und 42 26 309 beschrieben.

Aus der US-PS 41 17 918 ist es auch bekannt, in einer solchen Überbrückungskupplung einen Dämpfer vorzusehen, um eine glatte Energieübertragung von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite über die Schuhanordnung zu erhalten. Zwar kann die Energieübertragung mit Hilfe eines solchen Dämpfers glatt von statten gehen, dieses führt aber zu

¹.. einer Zunahme von Baugröße und Gewicht. Wenn eine solche überbrückungskupplung bei einer Vorrichtung, wie einem Drehmomentwandler eingesetzt wird, würde, da die überbrückungskupplung bereits selbst vergleichsweise groß

; · ist, eine weitere Zunahme der Baugröße zahlreiche Nachteile, wie Schwierigkeiten in der Handhabung und Installation, großes Gewicht und hohe Herstellungskosten, '■■ nach sich ziehen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb in erster Linie, die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und eine verbesserte Rotationsenergieübertragungsanordnung bereitzustellen. Dabei soll bei der geschwindigkeitsabhängigen Zentrifugalkupplung ein glatter und zuverlässiger Betrieb ebenso ermöglicht werden, wie eine kompakte Baugröße, leichte Herstellbarkeit und

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niedrige Herstellungskosten.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dem Anspruch 1 zu entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Kupplungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung bei einem Drehmomentwandler,

Fig. 2 eine schematische Darstellung, wie die vorliegende Kupplung in dem Drehmomentwandler nach Fig. 1 zusammengebaut ist,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau der Kupplungsplatte 20,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 4,

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Fig. 6 eine Draufsicht zur Darstellung des Gesamtaufbaues des Folger-Ringes 30,

Fig. 7 eine Schrägansicht in auseinandergezogenem Zustand zur Darstellung des Aufbaus eines Dämpferabschnittes, wie dieser in der Kupplungsanordnung nach Fig. 1 vorgesehen ist,

Fig. 8a und 8b schematische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des Dämpferabschnittes,

Fig. 9 ein Blockdiagramm zur Darstellung des Drehmoment-

Übertragungsweges zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite in der im Drehmomentwandler nach * Fig. 1 vorgesehenen Kupplungsanordnung,

Fig. 10a bis 10e schematische Ansichten zur Darstellung der verschiedenen Zustände der Schuhanordnung bei repräsentativen Geschwindigkeitsbereichen,

Fig. 11 ein Diagramm zur Darstellung einer typischen Drehmomentkennlinie der vorliegenden Kupplung,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer geschwindig-

keitsabhängigen Kupplung entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 12 und

Fig. 14 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 12.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehmomentenwandler 10 ist mit einer geschwindigkeitsabhängigen Zentrifugalkupplung als sogenannte überbrückungskupplung (lock-up clutch) versehen. Wie dargestellt, besitzt der Drehmomentwandler 10 eine Eingangswelle 11, die die Antriebsseite des Wandlers 10 definiert. Auf der Eingangswelle 11 ist ein Deckel 12 als integrales Bauteil fixiert. Am Deckel sind eine Vielzahl VorSprünge 12a fixiert, wobei nur einer in Fig. 1 dargestellt ist. Die Vorsprünge 12a sind längs des Umfanges angeordnet und kuppeln den Deckel 12 und damit die Eingangswelle 11 an einen Primärantrieb, beispielsweise einen Verbrennungsmotor. Ein Gehäuse 13 bildet mit dem Deckel 12 ebenfalls ein integrales Bauteil. Das Gehäuse ist mit einem Pump-Laufrad 14 versehen, so daß bei einem Drehantrieb des Deckels 12, beispielsweise durch den Verbrennungsmotor, das Gehäuse 13 und das Pump-Laufrad 14

als Einheit mitgedreht werden. Des weiteren besitzt der Drehmomentwandler auch ein Turbinen-Laufrad 16, das für eine Drehung mit Hilfe eines in der angegebenen Pfeilrichtung strömenden Arbeitsmediums angetrieben wird/ sowie einen Stator 15. Das Turbinen-Laufrad 16 ist auf einer Turbinennabe 17 mit Hilfe von Nieten 18 fixiert. Die Turbinennabe 17 dient als Ausgangswelle und ist mit einer Turbinenwelle gekoppelt, die die Abtriebsseite des Wandlers 10 definiert.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung sind der antriebsseitige Deckel 12 und die abtriebsseitige Turbinennabe 17 über ein im Wandler 10 vorhandenes Arbeitsmedium wirk-gekoppelt, so daß Rotationsenergie vom Deckel 12 zur Turbinennabe 17 über das Arbeitsmedium übertragen werden kann. Der Drehmomentwandler 10 enthält auch eine Überbrückungskupplung, die dahingehend wirksam ist, zwischen Antriebs- und Abtriebsseite eine mechanische Kupplung durch Friktionskontakt herzustellen. Im einzelnen ist hierzu eine im allgemeinen scheibenförmige Kupplungsplatte 20 auf der Turbinennabe 17 mit Hilfe von Nieten fixiert montiert. Die Kupplungsplatte 20 ist mit einer Vielzahl Friktionsschuhanordnungen 50 an geeigneten Stellen längs des Außenumfangs über einen Folger-Ring 30 versehen. Wie nachstehend noch im einzelnen erörtert

wird, wird der Folger-Ring 30 von der Kupplungsplatte 20 getragen und in Stellung gehalten, wobei sich der Folger-Ring 30 im allgemeinen zusammen mit der Kupplungsplatte 20 dreht, aber so entworfen ist, daß er sich gegenüber der Kupplungsplatte 20 um einen vorbestimmten Winkel drehen kann.

Die Schuhanordnung 50 ist auf dem Folger-Ring 30 so montiert, daß sie sich bezüglich des Folger-Ringes 30 radial nach außen bewegen kann. Demgemäß wird sich, wenn die Drehzahl des Turbinen-Laufrades 16 und damit der Kupplungsplatte 20 zunimmt und dadurch die auf die Schuhanordnung 50 einwirkende Zentrifugalkraft größer wird, die Schuhanordnung 50 gegenüber dem Folger-Ring 30 radial nach außen bewegt und wird schließlich eine Stellung einnehmen, in der ihr Belag 56 in Friktionskontakt mit der Innenfläche des Deckels 12 kommt. Hierdurch wird eine mechanische Kupplung zwischen dem Deckel 12 und der Ausgangswelle 17 mit Hilfe eines Friktionskontaktes hergestellt. Wenn andererseits die Drehzahl und damit die auf die Schuhanordnung 50 ausgeübte Zentrifugalkraft abnimmt, bewegt sich die Schuhanordnung 50, da sie normalerweise durch die Rückholkraft einer Feder radial nach innen vorgespannt ist, unter Überwindung der verringerten Zentrifugalkraft radial nach innen, wodurch der Kontakt zwischen

dem Belag 56 und der Innenfläche des Deckels 12 aufgehoben wird.

Wie in Fig. 1 unten dargestellt ist, befindet sich zwischen der Kupplungsplatte 20 und dem von dieser getragenen Folger-Ring 30 eine Wendelfeder 41 (nachstehend auch als Dämpfer-Feder bezeichnet). Sie dient als Dämpferglied für die Relativdrehbewegung zwischen Kupplungsplatte 20 und Folger-Ring 30. Wie nachstehend noch beschrieben wird, wird die Dämpfer-Feder 41 zwischen der Kupplungsplatte 20 und dem Folger-Ring 30 mit Hilfe einer Halterungsplatte 40 gehalten, und sie ist so entworfen, daß bei einer Übertragung der Drehkraft oder des Drehmomentes vom Deckel 12 auf den Folger-Ring 30 über die Schuhanordnung 50 bei in Kontakt mit dem Deckel 12 befindlichem Belag 56 die Drehkraft auf die Kupplungsplatte 20 vom Folger-Ring 30 über die Dämpferfeder 41 übertragen wird, statt direkt von der Kupplungsplatte 20 auf den Folger-Ring 30 übertragen zu werden. Bei dieser Anordnung kann selbst dann, wenn die Drehkraft vom Deckel 12 auf die Turbinennabe 17 via Kupplungsplatte 20 über einen direkten mechanischen Kontakt übertragen wird, eine Energieübertragung extrem glatt erfolgen.

Wesentlich ist entsprechend einem Gesichtspunkt der Er-

findung, daß die Dämpferfeder 41 bei der selben radialen Stellung, wie die der Schuhanordnung 50 angeordnet ist. Sonach sind die Dämpferfeder 41 und die Schuhanordnung 50 umfangsmäßig gegenüber der Kupplungsplatte 20 ausgerichtet. Da, wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich ist, Dämpfungsfeder 41 und Schuhanordnung 50 beide vergleichsweise große Querschnittsabmessungen haben, kann mit der umfangsmäßigen Ausrichtung von Dämpferfeder 41 und Schuhanordnung 50, also deren Ausrichtung im wesentlichen längs des Außenumfanges der Kupplungsplatte 20, der Gesamtaufbau, insbesondere in axialer Richtung kleiner gehalten werden, so daß die gesamte Anordnung mit kompaktem Aufbau und geringem Gewicht ausgeführt werden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch, wie die Kupplungsplatte 20 und der Folger-Ring 30 zusammengebaut sind und wie die Schuhanordnung 50 (in Fig. 2 mit 50' und 50" dargestellt) und die Dämpferfeder 41 radial und umfangsmäßig angeordnet sind. Bei der dort dargestellten Ausführungsform sind sechs Schuhanordnungen 50 und drei Dämpferfedern 41 längs desselben Umfanges oder bei derselben radialen Entfernung vom Zentrum der Kupplungsplatte 20 angeordnet. (In Fig. 2 sind nur zwei der sechs Schuhanordnungen im einzelnen dargestellt.) Wie nachstehend noch beschrieben wird, ist die Anordnung so getroffen, daß sich die Schuhanordnung 50

in radialer Richtung gegenüber dem Folger-Ring 30 in Abhängigkeit von der Größe der einwirkenden Zentrifugalkraft bewegen kann. Dabei ist die Schuhanordnung 50' in dem Zustand dargestellt, in welchem sie sich in ihrer zurückgezogenen Stellung wegen im wesentlichen Fehlens von Zentrifugalkräften befindet, während die Schuhanordnung 50" in dem Zustand dargestellt ist, in welchem sie sich bei einwirkender größerer Zentrifugalkraft in ihrer Betriebsstellung, die gegenüber der zurückgezogenen Stellung radial weiter außen liegt, befindet. Sonach ist im Falle der Schuhanordnung 50" deren Belag 56 in Friktionskontakt mit dem Deckel 12 und stellt dadurch einen überbrückungszustand her.

Fig. 3, eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 2, zeigt den Aufbau eines Hysterese-Aufprägungsabschnittes, der für eine Hysteresis-Kennlinie in der Relativdrehbewegung zwischen dem Folgerring 30 und der Kupplungsplatte 20 über das Dämpferglied 41 sorgt. Dieser Hysterese-Auf prägungsabschnitt ist im einzelnen in Fig. 7 dargestellt und wird nachstehend noch näher beschrieben. Kurz gesagt, sorgt, wenn der Folger-Ring 30 durch die Schuhanordnung 50 in Kontakt mit dem Deckel 12 gebracht oder hiervon getrennt wird, der Hysterese-Aufprägungsabschnitt dafür, daß eine Hysterese in der

Dämpfungskennlinie zwischen dem Folger-Ring 30 und der Kupplungsplatte 20 vorhanden ist, um eine glatte Energieübertragung zwischen Folger-Ring 30 und Kupplungsplatte 20 über die Dämpferfeder 41 sicherzustellen.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die im allgemeinen scheibenförmige Kupplungsplatte 20. Längs des Außenumfangs der Kupplungsplatte 20 sind Schuhanordnungs-Befestigungsabschnitte 21 an sechs Stellen vorgesehen. Jede der Schuhanordnungsbefestigungsabschnitte 20 ist durch eine nach einer Seite (Unterseite in Fig. 4) abgebogene Lasche 25 gebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind jeweils zwei Schuhanordnungs-Befestigungsabschnitte 21 hintereinander angeordnet. Es sei bemerkt, daß sechs Schuhanordnungs-Befestigungsabschnitte 21 vorgesehen sind, und zwar je eine in einem Befestigungsabschnitt 21 längs desselben ümfangs. Die Laschen 25 dienen als Gleit-Auflager für den Folger-Ring 30, wenn dieser seine Drehstellung gegenüber der Kupplungsplatte 20 ändert.

Ebenfalls längs des Außenumfangs der Kupplungsplatte 20 sind drei Dämpferbefestigungsvorsprünge 22 in einem Winkelabstand von 120° zueinander vorgesehen. Jeder der Vorsprünge 22 ist in seiner Mitte mit einem im wesentlichen

rechteckigen Fenster 22a und mit einem Paar Zapfeneinführlöchern 22c, 22c beidseits des Fensters versehen. Außerdem ist der Vorsprung 22 an seiner Außenseite mit einem Paar im Abstand voneinander liegender Ausschnitte 22b, 22b beidseits des Fensters versehen. Im Zentrum der Kupplungsplatte 20 ist ein Mittelloch 24 vorgesehen, durch das die Turbinennabe 17 eingesetzt werden kann. Weiterhin sind eine Vielzahl Befestigungslöcher 23 an geeigneten Stellen um das Mittelloch 24 herum angeordnet. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Kupplungsplatte 20 auf der Turbinennabe 17 mit Hilfe in die Löcher 23 eingesetzter Nieten 18 fixiert werden.

Fig. 5, die eine Schnittansicht der Kupplungsplatte 20 längs der Linie II-II in Fig. 4 ist, zeigt, daß ein Teil des Schuhanordnungsbefestigungsabschnitts 21 um annähernd 90° abgebogen ist, um die Lasche 25 zu definieren, und zeigt weiterhin, daß der obere und untere Rand des Fensters 22a im Dämpferbefestigungsvorsprung 22 in der zur Abbiegerichtung der Laschen 25 entgegengesetzten Richtung etwas abgebogen sind, um Schrägabschnitte 26 zu bilden. Mit einem Paar solcher Schrägabschnitte 26 kann die Dämpferfeder 41 stabil in Stellung gehalten werden, wenn sie zwischen Kupplungsplatte 20 und Folger-Ring 30 eingesetzt ist.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau des Folger-Rings 30. Der Folger-Ring 30 ist versehen mit sechs Schuhanordnungsbefestigungsabschnitten 31, die längs des Umfangs in entsprechender Verteilung wie bei der vorstehend beschriebenen Kupplungsplatte 20 längs des Umfangs vorgesehen sind, sowie mit drei Dämpferbefestigungsvorsprüngen 32, die winkelmäßig symmetrisch mit gleichen Winkelabständen von 120° angeordnet sind. Längs des Innenumfangs des Folger-Rings 30 ist ein Schulterabschnitt 34 angeformt, der sich um eine kurze Strecke axial vorerstreckt, wobei die Stirnseite dieses Schulterabschnittes 34 in gleitenden Kontakt mit der Kupplungsplatte 20 beim Zusammenbau gebracht wird. Es sei bemerkt, daß die Anordnung, falls gewünscht, auch so getroffen werden kann, daß die Lasche 25 der Kupplungsplatte 20 in Gleitkontakt mit einer Schulter 34a am Innenumfang, am Außenumfang oder an der Bodenumfangskante 31b des Schuhanordnungsbefestigungsabschnitts 31 stehen kann. Zwischen einem Paar benachbarter Schuhanordnungsbefestigungsabschnitte 31, 31, ist ein Zwischenvorsprung 33 vorgesehen. Weiterhin sind ein Paar Befestigungslöcher 31a, 31a auf beiden Seiten eines jeden Schuhanordnungsbfestigungsabschnittes 31 vorgesehen.

Der Dämpferbefestigungsabschnitt 32 ist mit einem im allgemeinen rechteckigen Halterungsloch 32a in seiner

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Mitte versehen, so daß die Dämpferfeder 41 in diesem Halterungsloch 32a in Stellung gebracht werden kann. Beidseits des Halterungslochs 32a sind Schlitze 32b, 32b vorgesehen, die, wie nachstehend noch beschrieben wird, die Größe der Winkelrelativbewegung zwischen Folger-Ring 30 und Kupplungsplatte 20 durch ihre Länge in Umfangsrichtung bestimmen.

Fig. 7 zeigt eine Schrägansicht der Einzelheiten der Dämpferbefestigungsabschnitte und der Hysterese-Aufprägung sab sehn it te. Diese Abschnitte seien nunmehr anhand auch von Fig. 2 und 3 beschrieben. Der Vorsprung 22 der Kupplungsplatte 20 liegt dem Vorsprung 32 des Folger-Rings 30 gegenüber. Hierzwischen sind eine Halterungsfeder 45 und eine Paßflächenplatte 43 zum Halten einer Paßfläche 44 angeordnet. Auf der der Kupplungsplatte 20 abgewandten Seite des Folger-Rings 30 ist beim Vorsprung eine Halterungsplatte 40 mit einer ähnlichen weiteren Paßflächenplatte 43, die eine weitere Paßfläche 44 hält, angeordnet. Die Halterungsfeder 45 hat eine spezielle Form und besitzt einen oberen abgebogenen Abschnitt 45a, der in den entsprechenden Ausschnitt 22b der Kupplungsplatte 20 eingreift, um dadurch eine Selbstverdrehung während des Betriebs zu verhindern. Die Halterungsfeder 45 dient dazu, die Paßflächen 44 gegen die Vorsprünge 32 von beiden

Seiten über die Paßflächenplatten 43 anzudrücken. Die Halterungsfeder 45 hat auch ein Paar seitlich abgebogener Abschnitte 45b, die die Paßflächenplatte 43 hierzwischen haltern und so an einer Verdrehung hindern. Andererseits ist die Halterungsplatte 40 an ihrer Unterseite versehen mit einem Paar Vorsprünge 40c, die zur Anlage gegen den Boden der entsprechenden Paßflächenplatten 43 gebracht werden, um diese an einer Verdrehung während des Betriebs zu hindern.

Die Halterungsplatte 40 und der Folger-Ring 30 sind auf der Kupplungsplatte 20 über ein Paar Nieten 42, 42 miteinander verbunden. Jeder Niet hat ein Paar Endabschnitte 42b und 42c, die ihrerseits in ein Kreisloch 40b der Halterungsplatte 40 bzw. ein Kreisloch 22c in der Kupplungsplatte 20 eingesetzt und mit ihren beiden Enden verpreßt sind, so daß die Nieten 42 mit der Kupplungsplatte 20 und der Halterungsplatte 40, wenigstens soweit die axiale Richtung betroffen ist, ein einteiliges Ganzes bilden. Sonach erstreckt sich jeder Niet 42, 42 mit seinem dickeren Teil 42a in losem Sitz durch den entsprechenden Schlitz 32b des Folger-Rings 30. Die Verdrehung zwischen Folger-Ring 30 und Kupplungsplatte 20 ist daher in ihrem Drehwinkel durch die relative Lagebeziehung zwischen Niet 42 und Schlitz 32b begrenzt.

Nach dem Zusammenbau ist die Dämpferfeder 41 vom Federhalterungsloch 32a des Folgerrings 30 aufgenommen und z. T. auch von den Fenstern 22a und 40a von Kupplungsplatte 20 bzw. Halterungsplatte 40, so daß die Dämpferfeder 41 mit der Kupplungsplatte 20 und der Halterungsplatte 40 in Eingriff steht. Sonach wird, wie noch beschrieben wird, bei Einwirkung einer Drehkraft auf den Folgerring 30 über die Schuhanordnung 50, die Drehkraft des Folgerrings 30 auf die Kupplungsplatte 20 über die Dämpferfeder 41 übertragen. Diese Energieübertragungsfunktion ist in Fig. 8a und 8b schematisch dargestellt. Der Übertragungsweg der Drehkraft im Überbrückungszustand ist in Fig. 9 als Blockdiagramm dargestellt.

Fig. 10a bis 10e zeigen den Aufbau der Schuhanordnung 50 im einzelnen und dessen Betrieb bei unterschiedlichen Drehzahlen. Allgemein besitzt die Schuhanordnung 50 einen Belag 56, der mit der Innenumfangsflache des Deckels 12 in Kontakt gebracht werden kann, einen Schuh 51 zum Halten des Belags 56, ein Gewicht 52, eine Rückholfeder 53, eine Hauptfeder 54 und ein Paar Zapfen 55. Die vorliegende Zentrifugal-Überbrückungskupplung, die mit einer solcherart aufgebauten Schuhanordnung 50 versehen ist, wirkt als Drehmomentbegrenzer, und die typische Drehmomentenkennlinie ist hierfür in Fig. 11

dargestellt. In diesem Fall hat die Kurve vier drehzahlabhängige Kennlinienbereiche. Dabei ist die Drehmomentkapazität vergleichsweise groß bei niedrigen und mittleren Drehzahlen, während die Drehmomentkapazität bei hohen Drehzahlen nicht so stark zunimmt.

Es sei nun die Wirkungsweise der Schuhanordnung 50 bezüglich jedem der vier Drehzahlbereiche beschrieben. Bei der Drehmomentkurve nach Fig. 11 ist die mit A bezeichnete Zone ein Niedrigdrehzahlbereich (nicht-arbeitend), und der unter dieser Bedingung erhaltene Zustand der Schuhanordnung 50 ist in Fig. 10a dargestellt. D. h., unter dieser Bedingung ist die Rückholkraft der Rückholfeder 53 größer als die Zentrifugalkraft, die insgesamt auf den Belag 56, den Schuh 51 und das Gewicht 52 einwirkt, so daß sich der Belag 56 in seiner zurückgezogenen Stellung befindet und von der Innenumfangsflache des Deckels 26 getrennt. Unter dieser Bedingung ist daher die Kupplung ausgekuppelt, so daß keine Drehmomentübertragung stattfindet. Wenn andererseits die Drehzahl allmählich zunimmt und die Zentrifugalkraft, die insgesamt auf die vorstehenden Elemente einschl. des Belags 56 einwirkt, etwas die Rückholkraft der Rückholfeder 53 übersteigt, dann kommt der Belag 56 in Kontakt mit dem Deckel 12, so daß eine Drehmomentenübertragung vom Deckel auf den Folger-

ring 30 über den Schuh 51 eingeleitet wird. Dieser Zustand ist in Fig. 10b dargestellt und entspricht dem Punkt A¹ in der Drehmomentkennlinie in Fig. 11.

Der in der Drehmomentkennlinie von Fig. 11 mit B bezeichnete Teil ist ein Bereich von mittlerer Drehzahl bis niedriger Drehzahl für die Zentrifugalkupplung, und der zugehörige Betriebszustand der Schuhanordnung 50 ist in Fig. 10c dargestellt. In diesem Fall biegt sich die Hauptfeder 54 als Folge der auf das Gewicht 52 einwirkenden Zentrifugalkraft, so daß sich das Gewicht 52 von den C-förmigen unteren Enden 51a des Schuhs 51 abhebt und in einen schwimmenden Zustand übergeht. Die auf das Gewicht 52 einwirkende Zentrifugalkraft wird teilweise auf die Zapfen 55, 55 von der Rückholfeder 53 übertragen, sie dient aber überwiegend dazu, den Belag 56 gegen den Deckel über die Hauptfeder 54 zu pressen, wodurch sie zu einer Kraft zur Drehmomentübertragung wird. Andererseits bildet die Zentrifugalkraft, die auf den Belag 56 und den Schuh 51 einwirkt, eine Kraft, die den Belag 56 direkt gegen den Deckel 12 preßt, und zwar unabhängig von der Bewegung des Gewichtes 52. Sonach ist in diesem Bereich die Anpreßkraft des Belags 52, die zur Übertragung eines Drehmomentes erforderlich ist, gegeben durch (Zentrifugalkraft, die auf den Belag 56 und seinen

Schuh selber einwirkt) + (Zentrifugalkraft, die auf das Gewicht 52 einwirkt) - (Rückstellkraft der Rückholfeder 53)

Wenn die Drehzahl weiter erhöht wird, um die auf das Gewicht 52 einwirkende Zentrifugalkraft zu vergrößern und dadurch die Hauptfeder 54 stärker durchzubiegen, kommen beide Enden des Gewichts 52 in Eingriff mit den Zapfen 55, 55 über die Rückholfeder 53, so daß das Gewicht 52 daran gehindert ist, sich weiterhin radial auswärts zu bewegen.

Als nächstes sei der Teil der Drehmomentkennlinie von Fig. 11, der mit C bezeichnet ist und ein Drehmomentbegrenzungsbereich für mittlere bis hohe Drehzahlen ist, sowie den entsprechenden Zustand der Schuhanordnung 50 in Fig. 10d betrachtet. In diesem Fall wird wegen der hohen Drehzahl das Gewicht 52 vollständig stationär gehalten und gegen die Zapfen 55, 55 an beiden Enden gepreßt. Unterdieser Bedingung wird die auf das Gewicht 52 einwirkende Zentrifugalkraft direkt vom Gewicht 52 auf den Folgerring 30 über die Zapfen 55, 55 abgeleitet und demnach nicht auf den Belag 56 übertragen. Demgemäß ist in diesem Drehzahlbereich das übertragene Drehmoment der Kupplung ausschließlich durch die Reibungskraft bestimmt, wie diese von der auf den Belag 56 und dessen Schuh 51 einwirkenden

Zentrifugalkraft resultiert, so daß die Zunahme des Drehmomentes bei zunehmender Drehzahl wesentlich kleiner wird als im Vergleich zur vorigen Zone B, so daß ein sogenannter drehmomentbegrenzender Zustand vorhanden ist.

Die letzte, mit D bezeichnete Zone entspricht einem Bereich hoher Drehzahl (Fig. 11) und der Betriebszustand der Schuhanordnung in diesem Bereich ist in Fig. 1Oe dargestellt. Man sieht, daß nunmehr die Hauptfeder 54 wegen der einwirkenden Zentrifugalkraft signifikant radial nach außen gebogen und vom Gewicht 52 und der Rückholfeder 53 abgehoben ist, so daß die Aufwärts-Drucklast des Gewichtes 52, die Feder 54 gegen den Deckel 12 zu drängen, verschwindet. In der Zone C wird die auf die Hauptfeder 54 einwirkende Zentrifugalkraft durch die vom Gewicht 52 ausgeübte Drucklast kompensiert, während in der Zone D die auf die Hauptfeder 54 einwirkende Zentrifugalkraft direkt auf den Belag 56 übertragen wird, so daß das übertragene Drehmoment der Kupplung um diesen Betrag erhöht wird und damit die Drehmomentkapazität leicht zunimmt.

Nachstehend sei das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 12 bis 14 beschrieben. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Folger-Ring 30, der die Schuhanordnung 50 trägt, zwischen der Kupplungsplatte 20 und

der Halterungsplatte 40 angeordnet. Bei der zweiten Ausführungsform liegt dagegen die Kupplungsplatte 20' zwischen dem Folger-Ring 30' und einer Halterungsplatte 40'. Es sei bemerkt, daß bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 12 bis 14 entsprechende Teile mit entsprechenden, jedoch mit einem Strich versehenen Bezugszeichen versehen sind, während identische Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Kupplungsplatte 20' ist mit einer Vielzahl Laschen 25' versehen, die jedoch nach der anderen Richtung wie beim ersten Ausführungsbeispiel abgebogen sind. Diese Laschen 25' dienen als Gleitführung für einen Schulterteil 34' des Folger-Rings 30'. Darüber hinaus ist der Folger-Ring 30' mit einem Paar abgestufter Teile 60, 60 in jedem der Dämpferbefestigungsabschnitte 32' versehen, um dadurch einen Teil des Folger-Rings 30' zu definieren, der örtlich dichter bei der Kupplungsplatte 20' gelegen ist. Mit dieser Anordnung kann die Dämpferfeder 41 eines kleineren Durchmessers vorteilhaft benutzt werden.

Wie in Fig. 13 dargestellt ist, ist kein Hystereseaufprägungsabschnitt am Ort des Niets 42' vorgesehen, der die Kupplungsplatte 20', den Folgerring 30' und die Rückhalteplatte 40' zusammenhält. Es sei jedoch bemerkt, daß zum Erhalt einer Hysterese in der Dämpfungskennlinie der Dämpferfeder 41 ein ähnlicher Hystereseaufprägungs-

mechanismus wie bei der ersten Ausführungsform auch bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen werden kann, falls dieses gewünscht wird.

Des weiteren ist in der Schuhanordnung 50, die in jeder der Ausführungsformen nach Fig. 2 und 12 vorgesehen ist (wobei der in der zurückgezogenen Stellung befindliche mit 50' bezeichnet ist und der in Betriebszustand befindliche mit 50"), im Falle der zweiten Ausführungsform ein Schuhgewicht 57 zusätzlich vorgesehen. Dieses Schuhgewicht 57 ist getrennt ausgebildet und in die Schuhanordnung 50 so eingebaut, daß es mit dem Schuh funktionell integriert ist und dadurch als ein Teil des Schuhes 51 wirkt. Mit diesem Aufbau kann ohne weiteres eine Schuhanordnung realisiert werden, die unterschiedliche Kennlinien einfach durch Ändern des Gewichtes oder der Federkonstante des Schuhgewichtes 57 hat.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkupplung einen extrem glatten Betrieb gewährleistet, geringe Baugröße und geringes Gewicht besitzt. Da außerdem die Schuhanordnungen und die Dämpferglieder auf demselben Umfang liegen, werden Konstruktion und Herstellung stark vereinfacht.

Zahlreiche Abwandlungen sind möglich. Beispielsweise ist als das Dämpferglied bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Feder vorgesehen. Statt dessen kann auch jegliches andere elastische Material, insbesondere thermoelastische Material, z. B. Kautschuk, vorgesehen werden. Letztere Materialien haben wegen der bei elastischer Verformung auftretenden Wärmeentwicklung zugleich gute Dämpfungseigenschaften.

Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Geschwindigkeitsabhängige Zentrifugalkupplung, gekennzeichnet durch

- eine im allgemeinen scheibenförmige Kupplungsplatte (20), die auf einem ersten Drehglied (17) fixiert ist,

- einen Folger-Ring (30) , der auf einer Seite der

Kupplungsplatte sowie gegenüber dieser verdrehbar

ν
gelagert ist, .

- eine Vielzahl Schuhanordnungen (50), die an dem Folger-Ring radial nach auswärts verschieblich gelagert sind, bis sie bei zunehmender hierauf ein-

wirkender Zentrifugalkraft in Kontakt mit einem zweiten Drehglied (12) kommen, und

- eine Vielzahl Dämpferglieder (41), die zwischen Kupplungsplatte und Folgerring eingefügt sind und dadurch eine übertragung der Drehkraft zwischen

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Kupplungsplatte und Folgerring über die Dämpferglieder ermöglichen,

- wobei die Vielzahl Dämpferglieder im wesentlichen längs desselben Umfanges wie die Vielzahl der Schuhanordnungen angeordnet sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß sie als Überbrückungskupplung zur Verwendung in einem Drehmomentwandler ausgebildet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß jedes Dämpferglied als Wendelfeder (41) ausgebildet ist.

4. Kupplung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß jedes Dämpferglied (41) aus Kautschuk aufgebaut ist.

5. Kupplung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Hysteresis-Aufpfägungseinrichtung (43, 44, 45), die zwischen Kupplungsplatte und Folgerring eingefügt

ist und eine vorbestimmte Hysterese-Kennlinie der Relativdrehbewegung zwischen Kupplungsplatte und Folgerring als Folge einer Rückstellkraft des Dämpfergliedes aufprägt.

6. Kupplung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß

- das erste Drehglied die abtriebsseitige Drehwelle (17) der Kupplung bildet und

- das zweite Drehglied mit einer antriebsseitigen Drehwelle (,11) verbunden ist.

7. Kupplung nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch Mittel (42, 32) zum Begrenzen der Verdrehungsbewegung zwischen Kupplungsplatte und Folgerring auf einen vorbestimmten Drehwinkel.

8. Kupplung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß

- die Kupplungsplatte eine Vielzahl auf ihrer einen Seite längs des ümfangs angeordneter Führungslaschen (25) aufweist/ und

- der Folger-Ring mit einem sich axial über eine

kurze Entfernung erstreckenden kreisförmigen Schulterteil (34) versehen ist,

- wobei die Führungslaschen und der Kreisschulterteil die Gleitlagerflächen für die drehbare Lagerung des Folgerrings an der Kupplungsplatte bilden.

9. Kupplung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß

- die Kupplungsplatte mit wenigstens einem Zapfen (42) versehen ist,

- der Folgerring mit wenigstens einem Schlitz (32b) in Umfangsrichtung versehen ist und

- der Zapfen in den Schlitz eingreift und dadurch die Drehbewegung zwischen Kupplungsplatte und Folgerring begrenzt.

10. Kupplung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet , daß

- der Folgerring mit einer Vielzahl Löcher (32b) versehen ist, von denen jedes nach Aufnahme eines Dämpfergliedes dieses in Stellung hält.

11. Kupplung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet , daß

- die Kupplungsplatte mit einer Vielzahl Fenster (22a)

versehen ist, die in ihrer Lage der der Löcher im Folgerring entsprechen und für eine teilweise Aufnahme der Dämpferglieder ausgelegt sind, so daß eine übertragung der Drehkraft zwischen Kupplungsplatte und Folgerring über die Dämpferglieder ermöglicht wird.

12. Kupplung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Halterungsplatte (40) auf der der Kupplungsplatte abgewandten Seite des Folger-Ringes für jedes der Dämpferglieder vorgesehen ist. (Fig. 7)