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Kupplungsaggregat mit einer Strömungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungsaggregat mit einer Strömungskupplung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem die treibende Welle mechanisch entweder
unmittelbar oder über die Strömungskupplung, deren getriebene Hälfte auf der getriebenen
Welle drehbar angeordnet ist, mit der getriebenen Welle kuppelbar ist, und bei dem
die treibende von der getriebenen Welle mechanisch trennbar ist. Ein solches Kupplungsaggregat
ermöglicht es, ein weiches Ingangsetzen des Antriebes mit einem hohen Wirkungsgrad
im Normalbetrieb zu vereinigen.
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Bei den bisher bekannten Aggregaten dieser Art sind zwei mechanisch
hintereinandergeschaltete Kupplungen vorgesehen, von denen die eine unter Überbrückung
der Strömungskupplung die treibende Hälfte derselben unmittelbar mit der getriebenen
Welle kuppeln kann, während die zweite Kupplung die getriebene Welle der Strömungskupplung
mit einer nachgeschalteten Welle kuppeln bzw. von dieser entkuppeln kann. Um einen
Antrieb über die Strömungskupplung oder unter Überbrückung derselben zu erhalten,
muß die zweite Kupplung stets eingerückt sein. Es sind daher zwei Kupplungen erforderlich,
die gesondert voneinander bedient werden müssen.
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Die Erfindung betrifft eine Vereinfachung der bekannten Kupplungsaggregate
und besteht im we= sentlichen darin, daß eine mechanische Doppelkupplung mit einem
gemeinsamen Mittelteil räumlich zwischen der treibenden und der getriebenen Hälfte
der Strömungskupplung angeordnet ist und daß der mit der getriebenen Welle fest
verbundene Mittelteil der mechanischen Kupplung entweder mit der
getriebenen
Hälfte oder- mit der treibenden Hälfte der Strömungskupplung kuppelbar ist oder
in der Mittelstellung den Antrieb unterbricht.
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Gegebenenfalls kann auch zwischen dem mit der getriebenen Welle verbundenen
Mittelteil der mechanischen Kupplung und der getriebenenHälfte der Strömungskupplung
eine formschlüssige Kupplung, z. B. Klauenkupplung, zusätzlich vorgesehen sein.
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Eine besonders zweckmäßige Anwendung der Erfindung ergibt sich, wenn
der mit der getriebenen Welle verbundene Mittelteil der mechanischen Kupplung sich
dann in der Mittelstellung befindet, wenn das Gangschaltglied des nachgeschalteten
Wechselgetriebes auf eine Stellung zwischen den Gängen eingestellt ist.
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Vorzugsweise führt das Gangschaltglied am Schluß der Schalthübe einen
z. B. federnden toten Hub aus, .innerhalb dessen der mit der getriebenen Welle verbundene
Mittelteil der mechanischen Kupplung mit der treibenden oder mit der getriebenen
Hälfte der Strömungskupplung kuppelbar ist.
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Gegebenenfalls kann auch eine an sich bekannte weitere Abhängigkeit
der Wechselkupplung von der Abtriebsdrehzahl des Kupplungsaggregates vorgesehen
sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung zu entnehmen.
. Mit der vom Motor angetriebenen Welle i ist der Primärteil e einer Strömungskupplung
sowie- der schalenförmige Gehäuseteil 3 der Kupplung fest verbunden. Durch die treibende
$upplungs-hälfte, den Primärteil 2, wird die getriebene Kupplungshälfte, der Sekundärteil
q: der Strömungskupplung, hydraulisch angetrieben, dessen Nabe 5 auf der getriebenen
Welle 6, z. B. der Hauptwelle eines Wechselgetriebes, drehbar gelagert ist. Von
der Abtriebswelle des Wechselgetriebes wird z. B. das Achsgetriebe eines Kraftfahrzeuges
.angetrieben.
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Der die Kupplungskanäle im Primär- und Sekundärteil der Strömungskupplung
nach innen begrenzende Mittelringraum wird durch die Eisenkerne 7 bzw. 8 der elektromagnetischen
Hilfskupplungen K1 und K2 mit den Erregerwicklungen 9 bzw. io gebildet. Die Kupplung
K1 dient hierbei als Überbrückungskupplung, die Kupplung K2 ist im Sekundärteil
vorgesehen. Die beweglichen Teile i i bzw. 12 dieser Kupplungen sind als Ringlamellen
mit einem gemeinsamen Träger 13 ausgebildet, derart, daß sie einen den magnetischen
Fluß schließenden Eisenkern 1q. im Querschnitt U-förmig umschließen. Letzterer ist
auf seinem Außenumfang mit einer Verzahnung 15 versehen, welche in eine entsprechende
Verzahnung des Eisenkerns 8 eingreift, so daß er sich zwischen den beiden Lamellen
11, 12 mit axialem Spiel frei einstellen kann. Der Lamellenträger 13 ist durch Drahtspeichen
16, welche zweckmäßig unter Vorspannung und nach Art der Fahrradspeichen tangential
eingesetzt sind, mit der Nabe 17 verbunden, die auf der Welle 6 undrehbar aufzekeilt
ist. Die Speichen können zweck-'mäßig sowohl in Achsrichtung als auch in Umfangsrichtung
leicht federnd nachgeben.
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An dem Sekundärteil q. der Strömungskupplung bzw. an der Nabe 5 dieses
Teils ist ein Hebel 18 gelagert, dessen einer Hebelarm als Fliehgewicht ig ausgebildet
ist und dessen anderer Hebelarm 2o einen Kontaktstift :2i trägt. Dieser wird wechselweise
entweder unter der Wirkung der Feder 22 gegen einen am Sekundärteil q. der Strömungskupplung
angeordneten, mit der Erregerwicklung i o der Kupplung K2 in leitender Verbindung
stehenden Gegenkontakt 23 oder unter der Wirkung der Fliehkraft gegen einen
Kontakt 2q. an der Nabe 17 gedrückt, welcher z. B. über einen Schleifkontakt25.
mit der Erregerwicklung 9 der Überbrückungskupplung K1 im Primärteil :2 der Strömungskupplung
in elektrischer Verbindung steht.
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Eine Feder 26 greift in eine Nut 27 des Fliehgewichts i9 ein, wenn
dieses bei höheren Drehzahlen des Sekundärteils .der Strömungskupplung gegen die
Wirkung der Feder 22 sich nach außen bewegt hat.
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Die Stromzuleitung zum Kontaktstift 2i erfolgt über einen Schleifkontakt
28; dieser ist durch eine Leitung 29 mit einer Kontaktschiene 30 verbunden,
an der sich einzelne Kontaktstücke, z. B. R für den Rückwärtsgang und I, II, III
für die einzelnen Vorwärtszänze des Wechsel--etriebes. befinden. Ein z. B. mit dem
Gangschalthebel verbundener Kontakthebel 31 leitet den in der Stromquelle 32 erzeugten
Strom über die Schaltwelle 33 zu den einzelnen Kontaktstücken und von dort zum Kontaktstift
21, solange einer der Gänge des Wechselgetriebes voll eingeschaltet ist. Der Stromkreis
ist jedoch unterbrochen, wenn sich der Kontakthebel 31 beim Überschalten von dem
einen auf den anderen Gang in einer Zwischenstellung befindet. Der Gangschalthebel
kann z. B. auch nach Einrücken eines Ganges einen zusätzlichen Hub ausführen, währenddessen
das Schließen des elektrischen Stromkreises erfolgt.
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Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: Es sei beispielsweise
entsprechend der gezeichneten Stellung des Hebels 31 der erste ('rang des Getriebes
eingeschaltet. Bei Stillstand oder Anlaßdrehzahlen der Maschine wird das Fliehgewicht
ig durch die Feder 22 nach innen gedrückt, so daß der Kontaktstift 21 am Kontakt
23 anliegt. Der Strom kann infolgedessen von 32 über I und den Kontakt 23 zur Erregerwicklung
to der Kupplung K2 fließen, so daß durch diese Kupplung der Sekundärteil q. der
Strömungskupplung über die Ankerlamelle 12 mit der Getriebewelle 6 fest gekuppelt
ist.
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Die Erregerwicklung 9 der Überbrückungskupplung K1 ist dagegen vom
Stromkreis abgeschaltet. Der Antrieb erfolgt infolgedessen vom Motor bzw. von der
Welle i her über die Strömungskupplung 2, q. zur Welle6, indem,der Primärteile der
Strömungskupplung den Sekundärteil ¢ in üblicher Weise antreibt. Die Verbindung
der Lamellenträger 13 mit der Nabe 17 durch Speichen 16 gibt hierbei der -zur Übertragung
des Drehmoments dienenden Flüssigkeit, z..B. öl, die Möglichkeit, ohne wesentliche
Widerstände. durch das Speichenrad hindurchzutreten.
Erhöht sich
die Drehzahl der Getriebewelle 6 und damit auch diejenige des Sekundärteils der
Strömungskupplung über einen bestimmten Wert hinaus, so überwindet die Fliehkraft
des Fliehgewichts i9 die Gegenwirkung der Feder 22, wodurch der Hebel 18, und zwar
zweckmäßig ruckartig, in seine äußere Stellung umschaltet; Die Feder 26 rastet hierbei
in die Nut 27 ein. Der Stromschluß am Kontakt 23 wird unterbrochen und der Stromschluß
zwischen dem Kontaktstift 2i und dem Kontakt 24 geschlossen; d. h. die Kupplung
K2 wird aus- und die Überbrückungskupplung K, eingeschaltet. Infolgedessen wird
der Primärteil 2 der Strömungskupplung durch die Überbrückungskupplung K1 mit der
Getriebewelle 6 unmittelbar gekuppelt, während der Sekundärteil 4. der Strömungskupplung
über die Verzahnung 15 mitläuft.
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Verringert sich die Drehzahl der Welle 6 bzw. der Kupplung wieder,
so findet bei Unterschreitung einer bestimmten niedrigen Drehzahl wieder eine Rückschaltung
von der Überbrückungskupplung K, auf die Kupplung K2 statt. Zweckmäßig liegt hierbei
die Drehzahl, bei der die Rückschaltung erfolgt, niedriger als diejenige Drehzahl,
bei welcher das Auf wärtsschalten stattgefunden hat. Diese Wirkung kann durch die
Feder 26 oder durch eine besondere, eine Hysteresiswirkung hervorrufende Einrichtung
erzeugt werden. Auch kann z. B. eine zweite Rastnut od. dgl. für die Feder 26 vorgesehen
sein, welche das Fliehgewicht i9 in seiner dargestellten, nicht ausgeschlagenen
Stellung hält.
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Die gleiche Wirkungsweise, wie beschrieben, ergibt sich in jedem Falle,
wenn einer der anderen Gänge, also z. B. der Rückwärtsgang R oder einer der Vorwärtsgänge
I bis III, voll eingerückt ist. Solange das der Fall ist, ist entweder bei niedrigeren
Drehzahlen die Kupplung K 2 oder bei höheren Drehzahlen die Überbrückungskupplung
K1 eingeschaltet.
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Findet ein Gangwechsel statt, wobei z. B. der mit dem Gangschalthebel
gekuppelte Kontakthebel 31 von I nach II umgeschaltet wird, so findet eine Unterbrechung
des Stromkreises statt. Infolgedessen wird auch die je nach der gerade herrschenden
Drehzahl in Betrieb befindliche Hilfskupplung, in der Regel also die Überbrückungskupplung
KI, ausgeschaltet, so daß sowohl der direkte Antrieb zwischen den Wellen i und 6
als auch der Antrieb über die Strömungskupplung unterbrochen ist. Es kann daher
ein leichtes Überschalten aus dem einen in den anderen Gang stattfinden.
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Hat der Fahrer gleichzeitig das Gaspedal zurückgenommen, so: ist infolge
d-er T'rennung des Antriebes während des Umschaltens der Motor und damit auch der
Sekundärteil der Strömungskupplung in der Drehzahl abgesunken. Durch den Schnapphebel
18 ist daher die Kontaktverbindung am Kontakt 23 wiederhergestellt, so daß im Augenblick
des Einschaltens des neuen Ganges, sobald also der Kontakthebel 31 das Kontaktstück
für den neuen Gang, z. B. II, berührt, die Erregerwicklung io der Kupplung K2 wieder
unter Strom gesetzt wird. Dies hat eine Antriebsverbindung zwischen Motor und Fahrzeug
über- die Strömungskupplung zur Folge. Der Sekundärteil der Kupplung .wird sich
wieder beschleunigen, bis eine neue Umschaltung von der Kupplung K2 auf die Überbrückungskupplung
K1 stattfindet. Gegebenenfalls kann das Wiedereinschalten der Überbrückungskupplung
nach erfolgter Gangschaltung mit zeitlicher Verzögerung stattfinden, z. B. dadurch,
daß das Umschalten des Schnapphebels 18 in zeitlicher Abhängigkeit von der Stromübertragung
am Schalthebel 31 durch eine Kataraktvorrichtung vorübergehend verhindert wird.
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In Weiterentwicklung der Erfindung kann ferner das Leistungsregelglied
der Maschine, z. B. eine Drosselklappe, in Abhängigkeit von einer geeigneten Differenzdrehzahl,
z. B. der Differenzdrehzahl zwischen Primär- und Sekundärteil der Strömungskupplung
bzw. zwischen der treibenden und der getriebenen Welle des Kupplungsaggregates,
automatisch verstellt werden, so daß der Fahrer zum Gangschalten nur noch das Schaltglied
des Getriebes zu betätigen hat, ohne auf die Regelung des Motors achten zu müssen.
Gegebenenfalls könnte auch zum Ankuppeln des Fahrzeugs eine in der Zeichnung nicht
dargestellte Klauenkupplung zwischen dem Sekundärteil der Strömungskupplung und
der Getriebeantriebswelle vorgesehen werden. Hierdurch wäre z. B. auch für den Fall,
daß der Strom aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen Erschöpfung der Batterie, keine
genügende Kupplungskraft liefern sollte, die Möglichkeit gegeben, den Sekundärteil
der Strömungskupplung mit der Getriebewelle zum Anfahren des Fahrzeugs unmittelbar
zu kuppeln.
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Statt einer automatischen Schaltung der Kupplung oder Kupplungen oder
auch zusätzlich zu einer solchen Schaltung kann auch eine wahlweise Schaltung durch
den Fahrer vorgesehen sein.