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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungsanordnung zur wahlweisen
Drehkopplung einer Eingangswelle, insbesondere eines Kompressors
in einem Fahrzeug, mit einem Antriebsorgan, insbesondere Antriebsrad,
umfassend einen mit dem Antriebsorgan zur gemeinsamen Drehung um
eine Drehachse gekoppelten oder zu koppelnden ersten Reibelemententräger, mit
welchem die Reibelemente einer ersten Gruppe von Reibelementen drehfest
gekoppelt sind.
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Bei
derartigen Kopplungsanordnungen, die dazu eingesetzt werden, in
Kraftfahrzeugen einen Kompressor an ein Antriebsaggregat anzubinden,
ist der Vorgang des Anbindens der Kopplungsanordnung an die Eingangswelle
eines derartigen Kompressors im Allgemeinen sehr aufwendig durchzuführen. Es
ist nämlich
erforderlich, zunächst
den zweiten Reibelemententräger
mit der Eingangswelle zu koppeln und erst dann weitere Baugruppen,
also die Reibelemente und auch den ersten Reibelemententräger heranzuführen und
festzulegen. Dies bedeutet, dass die Kopplungsanordnung vor der
Montage im Wesentlichen vollständig
zerlegt werden muss, was beim Wiederzusammensetzen die Gefahr mit
sich bringen kann, dass Verunreinigungen eingebracht werden bzw.
einzelne Komponenten beschädigt
werden.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopplungsanordnung
zur wahlweisen Drehkopplung einer Eingangswelle, insbesondere eines
Kompressors in einem Fahrzeug, mit einem Antriebsorgan, insbesondere
Antriebsrad, vorzusehen, welche in einfacher Art und Weise mit der
Eingangswelle gekoppelt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Kopplungsanordnung zur wahlweisen Drehkopplung einer Eingangswelle,
insbesondere eines Kompressors in einem Fahrzeug, mit einem Antriebsorgan,
insbesondere Antriebsrad, umfassend einen mit dem Antriebsorgan
zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse gekoppelten oder zu koppelnden
ersten Reibelemententräger,
mit welchem die Reibelemente einer ersten Gruppe von Reibelementen
drehfest gekoppelt sind, einen mit der Eingangswelle zur gemeinsamen
Drehung um die Drehachse gekoppelten oder zu koppelnden zweiten
Reibelemententräger,
mit welchem die Reibelemente einer zweiten Gruppe von Reibelementen
drehfest gekoppelt sind, wobei der zweite Reibelemententräger mit
der Eingangswelle mit daran jeweils vorgesehenen ersten Axialverzahnungsformationen
in Drehkopplungseingriff zu bringen ist und durch wenigstens ein
diesen im Wesentlichen axial durchsetzendes Befestigungsorgan damit
fest zu verbinden ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der
Kopplungsanordnung, erfolgt die Drehkopplung also über Axialverzahnungsformationen,
so dass durch das wenigstens eine Befestigungsorgan nicht notwendigerweise
eine Verspannfunktion zu erfüllen ist,
sondern dieses lediglich dafür
vorgesehen ist, die beiden Verzahnungsformationen in Eingriff zu
halten. Dies ermöglicht
es, die gesamte Kopplungsanordnung als eine Baugruppe an die Eingangswelle
heranzuführen
und durch axiales Einschrauben dann die feste Verbindung zu erzeugen
bzw. beizubehalten.
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Die
ersten Axialverzahnungsformationen können nach Art einer einer Hirthverzahnung
ausgebildet sein.
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Der
erste Reibelemententräger
kann mit dem Antriebsorgan vermittels einer mit dem ersten Reibelemententräger drehfesten Übertragungshohlwelle
zu koppeln sein, wobei dann vorzugsweise vorgesehen ist, dass das
wenigstens eine Befestigungsorgan an dem zweiten Reibelemententräger derart vorgesehen
ist, dass ein Werkzeug zur Einwirkung auf dieses durch die Übertragungshohlwelle
hindurchführbar
ist. Auf diese Art und Weise kann die Kopplungsanordnung zusammen
mit der Übertragungshohlwelle
als vorgefertigte bzw. vormontierte Baugruppe an den Kompressor
herangeführt
werden, um nachfolgend in der vorangehend beschriebenen Art und
Weise dann die feste Verbindung zu realisieren. Dazu ist es vorteilhaft,
wenn ein einziges Befestigungsorgan vorgesehen ist, welches dann
koaxial zur Drehachse angeordnet ist und somit durch die Übertragungshohlwelle
hindurch leicht manipulierbar ist.
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Bei
der vorangehend beschriebenen vormontierten Baugruppe kann eine
Verliersicherung für das
wenigstens eine Befestigungsorgan in einfacher Art und Weise dadurch
realisiert sein, dass die Innenabmessung der Übertragungshohlwelle auf das
wenigstens eine Befestigungsorgan derart abgestimmt ist, dass dieses
nicht durch die Übertragungshohlwelle
hindurch bewegbar ist.
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Auch
die Verbindung der Übertragungshohlwelle
mit einem diese antreibenden Antriebsrad kann vorzugsweise durch
daran vorgesehen zweite Axialverzahnungsformationen erfolgen, welche
beispielsweise ebenfalls nach Art einer Hirth-Verzahnung ausgebildet
sein können.
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Die Übertragungshohlwelle
kann mit dem ersten Reibelemententräger einstückig ausgebildet sein, was
beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass diese beiden Baugruppen
durch Gießen
hergestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
einer Kombination eines Kompressors, vorzugsweise in einem Fahrzeug,
mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsanordnung,
bei welchem Verfahren die Kopplungsanordnung mit einer mit dem ersten
Reibelemententräger
drehfesten Übertragungshohlwelle
und wenigstens einem den zweiten Reibelemententräger durchsetzenden Befestigungsorgan
als vormontierte Baugruppe an die Eingangswelle des Kompressors
herangeführt
wird, die ersten Axialverzahnungsformationen in Drehkopplungseingriff
gebracht werden und dann auf das wenigstens eine Befestigungsorgan
durch die Übertragungshohlwelle
hindurch eingewirkt wird, um den zweiten Reibelemententräger an der
Eingangswelle festzulegen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Längsschnittansicht
einer Kombination einer Kopplungsanordnung mit einem Kompressor
für ein
Fahrzeug;
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2 eine
Detailansicht einer vormontierten Baugruppe der in 1 gezeigten
Kombination;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines ersten Reibelemententrägers mit
einer Übertragungshohlwelle.
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In
der 1 ist die Kombination einer Kopplungsanordnung 10,
hier aufgebaut nach Art einer Lamellenkupplung, mit einem nur teilweise
dargestellten Kompressor 12 zur Erzeugung von Druckluft
in einem Fahrzeug dargestellt. Der Kompressor 12 umfasst
ein Gehäuse 14,
in welchem eine als Kurbelwelle ausgebildete Eingangswelle 16 in
ihren beiden Endbereichen drehbar gelagert ist. Über ein nicht dargestelltes
Pleuel treibt die Eingangswelle 16 einen bzw. ggf. mehrere
Kompressorkolben zur Erzeugung von Druckluft an.
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Die
Kopplungsanordnung 10 umfasst allgemein einen ersten Reibelemententräger 18,
der topfartig ausgebildet ist und im Bereich einer Innenverzahnung 20 mit
einer Mehrzahl von ersten Reibelementen 22 in Drehkopplungseingriff
steht. Diese ersten Reibelemente 22 bilden eine erste Gruppe 24 von
Reibelementen, die auch als antriebsseitige Reibelemente zu betrachten
sind. In einem Bodenbereich 26 ist der erste Reibelemententräger 18 drehfest
mit einer Übertragungshohlwelle 28.
An ihrem vom ersten Reibelemententräger 18 entfernten
Ende weist die Übertragungshohlwelle 28 eine
Axialverzahnungsformation 30 auf, welche in Drehkopplungseingriff
mit einer entsprechenden Formation an einem Antriebsrad gebracht
werden kann. Dieses Antriebsrad kann beispielsweise als Zahnrad
ausgebildet sein und durch ein Antriebsaggregat zur Drehung angetrieben
werden. Die Übertragungshohlwelle 28 ist
in einem Gehäuse 32 beispielsweise über Gleitlager
oder dergleichen drehbar getragen.
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In
ihren aneinander angrenzenden und beispielsweise auch miteinander
verbundenen Bereichen umschließen
die beiden Gehäuse 14 und 32 mit jeweiligen
Gehäuseabschnitten 34, 36 die
Kopplungsanordnung 10, so dass zwischen dem Außenumfang
des ersten Reibelemententrägers 18 und den
beiden Gehäusen 14, 32 ein
spaltartiger Zwischenraum 38 gebildet ist.
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Ein
zweiter Reibelemententräger 40 weist
an seinem Außenumfangsbereich
eine Außenverzahnung 42 auf,
mit der eine Mehrzahl von zweiten Reibelementen 44 in Kämmeingriff
steht. Diese zweiten Reibelemente 44 bilden allgemein eine
zweite Gruppe 46 von Reibelementen, welche als abtriebsseitige Reibelemente
zu betrachten sind. Der zweite Reibelemententräger 40 und die Eingangswelle 16 weisen an
ihren einander zugewandt positionierten Endbereichen ebenfalls Axialverzahnungsformationen 80 auf,
die durch axiales Aneinanderheranführen in Drehkopplungseingriff
gebracht werden können.
Ein Schraubbolzen 48, welcher den zweiten Reibelemententräger 40 axial
durchsetzt, ist in die Eingangswelle 16 eingeschraubt,
um die beiden Verzahnungsformationen 80 in Kämmeingriff
zu halten. Man erkennt, dass der Schraubbolzen 48 durch
die Übertragungshohlwelle 28 hindurch
manipulierbar ist, so dass auf diese Art und Weise die mit der Kopplungsanordnung 10 verbundene Übertragungshohlwelle 28 und
dem Gehäuse 32 an
den Kompressor 12 herangeführt und durch Einschrauben
des Schraubbolzens 48 dann ein fester Verbund mit der Eingangswelle 16 erzeugt
werden kann.
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An
der dem Kompressor 12 zugewandten axialen Seite trägt der zweite
Reibelemententräger 40 eine
Widerlagerplatte 50, beispielsweise durch Verschraubung.
An der anderen, also vom Kompressor 12 abgewandten axialen
Seite liegt eine Anpressplatte 52, die unter der Einwirkung
eines als Tellerfeder oder Membranfeder ausgebildeten Kraftspeichers 54 axial
be wegbar ist, um auf diese Art und Weise im Einrückzustand die Reibelemente 22, 44 gegeneinander
zu pressen. Axial ist der Kraftspeicher 54 an einer mit
dem zweiten Reibelemententräger 40 zumindest
axial gekoppelten Abstützplatte 56 abgestützt.
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Um
die Kopplungsanordnung 10 einzurücken bzw. auszurücken, ist
eine Betätigungsanordnung 58 vorgesehen.
Diese umfasst im Gehäuse 14 des
Kompressors 12 einen ringartigen Zylinder 60,
in welchem ein Ringkolben 62 axial verlagerbar ist. Über einen
Fluidzuführanschluss 64 kann
Druckfluid, also beispielsweise Luft oder Flüssigkeit in den Zylinder 60 eingeleitet
werden, um auf diese Art und Weise den Kolben 62 axial
zu verschieben, bei Druckerhöhung
diesen also in der 1 nach links zu bewegen. Über ein
Drehentkopplungslager 66 wird vom Kolben 62 ein
Druckring 68 belastet, welcher mit mehreren nicht dargestellten
Durchgriffsarmen den zweiten Reibelemententräger 40 dafür vorgesehenen
Aussparungen axial durchgreift und auf den radial inneren Bereich
des Kraftspeichers 54 einwirken kann. Bei Verlagerung des
Kolbens 62 nach links in 1, also
auf die beiden Gruppen 24, 46 von Reibelementen
zu, wird der Kraftspeicher 54 radial innen in Richtung
auf die Abstützplatte 56 und
von der Anpressplatte 52 weg bewegt, so dass die Belastung der
Reibelemente 22, 44 gemindert wird und insofern das übertragbare
Drehmoment gesenkt wird bzw. die Kopplungsanordnung 10 in
einen Ausrückzustand gebracht
wird. Wird der Fluiddruck im Zylinder 60 gemindert, so
bewegt sich unter der Vorspannwirkung des Kraftspeichers 54 der
Druckring 68 in der entgegengesetzten Richtung und verschiebt
somit über das
Drehentkopplungslager 66 den Kolben 62 in Richtung
auf den Bodenbereich des Zylinders 60 zu.
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Um
eine Kühlung
bzw. Schmierung zu erlangen, ist in der Eingangswelle 16 ein
Schmierfluidkanal 70 vorgesehen. Dieser ist beispielsweise
zu den Lagerbereichen der Eingangswelle 16 am Gehäuse 14 offen
und ist axial an einer Stirnfläche
der Eingangswelle 16 offen, welcher eine Aussparung 72 im zweiten
Reibelemententräger 40 gegenüberliegt. Eine
Mehrzahl von den zweiten Reibelemententräger 40 im axialen
Bereich der Außenverzahnung 42 desselben
durchsetzende Öffnungen 74 leitet
das so zugeführte
Schmiermittel nach radial außen
direkt in den Bereich der reibend miteinander in Wechselwirkung
tretenden Reibelemente 22, 44. Nach dem Umströmen der
Reibelemente kann das Schmierfluid dann beispielsweise auch über das
Gehäuse 32 und einen
Schmierfluidsumpf abgeleitet und wieder rezirkuliert werden.
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Wie
vorangehend bereits dargelegt, ist bei der erfindungsgemäßen Kopplungsanordnung
bzw. deren Kombination mit einem Kompressor eine Verbindung zwischen
dem zweiten Reibelemententräger 40 und
der Eingangswelle 16 durch die durch axiales Aneinanderheranführen in
Kämmeingriff
zu bringen in Axialverzahnungsformationen 80 am zweiten
Reibelemententräger 40 einerseits
und an der Eingangswelle 16 andererseits realisiert. Da
auf den Schraubbolzen 48 durch die Übertragungshohlwelle 28 hindurch
eingewirkt werden kann, ist es möglich,
beim Montagevorgang die in der 2 erkennbare
Baugruppe vormontiert an den Kompressor 12 heranzuführen. Diese
Baugruppe umfasst also die Kopplungsanordnung 10 mit den
beiden Reibelemententrägern 18, 40,
die beiden Gruppen 24, 46 von Reibelementen, den
durch den zweiten Reibelemententräger 40 hindurchgeführten Schraubbolzen 48 und den
axial beweglichen Teil der Betätigungsanordnung 58,
also im Wesentlichen den Ringkolben 62, das Drehentkopplungslager 66 und
den Druckring 68. Diese Baugruppe wird axial an die Eingangswelle 16 herangeführt, woraufhin
dann, wenn die Verzahnungsformationen 80 in Kämmeingriff
sind, durch die Übertragungshohlwelle 28 hindurch
mit einem Schraubwerkzeug der Schraubbolzen 48 eingeschraubt
wird. Es ist also nicht erforderlich, vor dem Zusammenfügen der
Kopplungseinheit 10 mit dem Kompressor 12 irgendwelche
weiteren Baugruppen zu demontieren. Da, wie dies mit Strichlinien
in der 2 angedeutet ist, die Innenabmessung der Übertragungshohlwelle 28 so
gewählt
werden kann, dass der Schraubbolzen 48 nicht durch diese
hindurch herausfallen kann, ist gleichzeitig für eine Verliersicherung gesorgt.
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Es
sei abschließend
darauf hingewiesen, dass der erste Reibelemententrä ger 18 beispielsweise
als Blechformteil bereitgestellt sein kann und mit der beispielsweise
als Gussteil ausgebildeten Übertragungshohlwelle 28 durch
Verschweißung
oder dergleichen verbunden sein kann. Grundsätzlich ist es auch denkbar,
diese beiden Bauteile 18, 28 in einem Teil, beispielsweise
durch Gießen,
zu realisieren.