DE102014118270B3

DE102014118270B3 - Pneumatic coupling with bearing preload

Info

Publication number: DE102014118270B3
Application number: DE102014118270.7A
Authority: DE
Inventors: Gilles Hebrard
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-12-11

Abstract

Im Rahmen der Erfindung wurde eine pneumatische Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments von einem Antrieb auf einen Abtrieb entwickelt. Diese Kupplung weist mindestens ein erstes, durch den Antrieb drehbares Kupplungselement sowie mindestens ein zweites, mit dem Abtrieb gekoppeltes Kupplungselement, auf. Es sind Mittel zur Ausübung einer Rückstellkraft vorgesehen, die die beiden Kupplungselement in Kraftschluss zu bringen vermag. Sind die Kupplungselemente in Kraftschluss, ist die Kupplung geschlossen. Es ist ein Betätigungskolben vorgesehen, der durch pneumatische Verschiebung aus einer unbetätigten Ausgangsstellung heraus mindestens eines der Kupplungselemente gegen die Rückstellkraft aus dem Kraftschluss zu bewegen und so die Kupplung zu öffnen vermag. Zwischen dem Betätigungskolben und dem Kupplungselement ist ein Lager angeordnet, das mit einer ständigen Vorspannkraft beaufschlagt ist. Erfindungsgemäß ist eine pneumatische Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens als Mittel zur Ausübung der Vorspannkraft in Verbindung mit einem speziellen Druckhalteventil vorgesehen. Es wurde erkannt, dass hierdurch alle beschriebenen Nachteile von Vorspannfedern mit einem Schlag beseitigt werden können. Zusätzlich kann der Ort, an dem die Vorspannkraft wirkt, von dem Ort, an dem sie bereitgestellt und dosiert wird, entkoppelt werden. Dies eröffnet viel mehr Möglichkeiten, die Vorspannkraft so maßzuschneidern, dass eine optimale Lebensdauer des Lagers erzielt wird.In the context of the invention, a pneumatic clutch for transmitting torque from a drive to an output has been developed. This clutch has at least a first, rotatable by the drive coupling element and at least a second, coupled to the output coupling element on. There are provided means for exerting a restoring force, which is able to bring the two coupling element in force closure. If the coupling elements are in frictional connection, the coupling is closed. It is an actuating piston provided to move by pneumatic displacement from an unactuated initial position out at least one of the coupling elements against the restoring force from the frictional connection and thus able to open the clutch. Between the actuating piston and the coupling element, a bearing is arranged, which is acted upon by a constant biasing force. According to the invention, a pneumatic pressurization of the actuating piston is provided as a means for exerting the biasing force in conjunction with a special pressure-holding valve. It has been recognized that this can eliminate all the disadvantages of biasing springs described in one fell swoop. In addition, the location where the biasing force acts can be decoupled from the location where it is provided and metered. This opens up much more opportunities to tailor the preload force to achieve optimum bearing life.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Kupplung.The invention relates to a pneumatic coupling.

Stand der TechnikState of the art

Auf Nutzfahrzeugen werden Geräte, wie zum Beispiel Kompressoren, häufig durch den Fahrzeugmotor mechanisch angetrieben. Dabei ergibt sich die Notwendigkeit, ein solches Gerät ein- und ausschalten zu können, während der Motor ununterbrochen weiterläuft. Zu diesem Zweck wird das Gerät über eine Kupplung mit der Antriebsquelle verbunden. Dann kann das Gerät abgeschaltet werden, indem die Kupplung gelöst wird.On commercial vehicles, devices such as compressors are often mechanically driven by the vehicle engine. This results in the need to be able to turn on and off such a device while the engine continues to run continuously. For this purpose, the device is connected via a coupling with the drive source. Then the device can be switched off by releasing the coupling.

Eine solche Kupplung weist in der Regel mindestens zwei Kupplungselemente auf, von denen das eine mit dem Antrieb und das andere mit dem Abtrieb verbunden ist. Beide Kupplungselemente werden durch eine Rückstellfeder in Kraftschluss gebracht, so dass ein Drehmoment von dem Antrieb auf den Abtrieb übertragbar ist. Um die Kupplung zu lösen, wird durch einen pneumatisch oder hydraulisch verschobenen Betätigungskolben ein Kupplungselement gegen die Rückstellkraft aus dem Kraftschluss bewegt. Dabei darf in aller Regel der Betätigungskolben nicht durch das Kupplungselement in eine Drehbewegung versetzt werden. Zu diesem Zweck befindet sich zwischen dem Betätigungskolben und dem Kupplungselement ein Lager, dass eine Drehbewegung des Kupplungselements relativ zum Betätigungskolben zulasst. Um die Dauerhaltbarkeit dieses Lagers zu gewährleisten, muss dieses im geschlossenen Zustand der Kupplung mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden.Such a coupling usually has at least two coupling elements, one of which is connected to the drive and the other to the output. Both coupling elements are brought into frictional connection by a return spring, so that a torque from the drive to the output can be transmitted. To release the clutch, a coupling element is moved against the restoring force from the frictional connection by a pneumatically or hydraulically displaced actuating piston. As a rule, the actuating piston must not be rotated by the coupling element in a rotary motion. For this purpose, located between the actuating piston and the coupling element, a bearing that allows a rotational movement of the coupling element relative to the actuating piston. To ensure the durability of this bearing, this must be applied in the closed state of the clutch with a biasing force.

Hierfür wird in der Regel eine Feder verwendet, die den Betätigungskolben auf das Lager drückt.For this purpose, a spring is usually used, which presses the actuating piston on the bearing.

Eine pneumatische Kupplung der beschriebenen Bauart ist beispielsweise aus der EP 1 995 482 B1 bekannt. Die EP 0 017 194 B1 beschreibt eine selbsttätige Einrichtung zum Ein- und Nachstellen eines Kupplungsspiels in einer hydraulisch betätigten Kupplung.A pneumatic clutch of the type described is for example from the EP 1 995 482 B1 known. The EP 0 017 194 B1 describes an automatic device for adjusting and readjusting a clutch play in a hydraulically actuated clutch.

Die Verwendung einer Feder hat mehrere Nachteile. Wie jedes zusätzliche Teil benötigt sie Platz. Insbesondere die Länge der Feder ist durch den zur Verfügung stehenden Platz stark eingeschränkt. Die Feder muss am Betätigungskolben befestigt werden, was in der Massenfertigung schwierig zu realisieren ist und die Verwendung weicher Materialien, wie Aluminium oder Plastik, für den Betätigungskolben ausschließt. Weiterhin ist der Bewegungsbereich, in dem die Feder beliebig oft gestaucht und wieder gedehnt werden kann, auf ihren vollständig elastischen Arbeitsbereich beschränkt. Wird dieser Bereich verlassen, degradiert die Feder irreversibel.The use of a spring has several disadvantages. Like every additional part, it needs space. In particular, the length of the spring is severely limited by the available space. The spring must be attached to the actuating piston, which is difficult to achieve in mass production and excludes the use of soft materials, such as aluminum or plastic, for the actuating piston. Furthermore, the range of motion in which the spring can be compressed and re-stretched as often as desired is limited to its fully elastic working range. When leaving this area, the spring degrades irreversibly.

Aufgabe und LösungTask and solution

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine pneumatische Kupplung zur Verfügung zu stellen, die in der Massenfertigung einfacher herstellbar ist und die einen geringeren Verschleiß unterworfen ist.It is therefore the object of the invention to provide a pneumatic clutch which is easier to produce in mass production and which is subject to less wear.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine pneumatische Kupplung gemäß Hauptanspruch. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus dem darauf rückbezogenen Unteransprüchen.This object is achieved by a pneumatic coupling according to the main claim. Further advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Im Rahmen der Erfindung wurde eine pneumatische Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments von einem Antrieb auf einen Abtrieb entwickelt. Diese Kupplung weist mindestens ein erstes, durch den Antrieb drehbares Kupplungselement sowie mindestens ein zweites, mit dem Abtrieb gekoppeltes Kupplungselement, auf. Es sind Mittel zur Ausübung einer Rückstellkraft vorgesehen, die die beiden Kupplungselement in Kraftschluss zu bringen vermag. Sind die Kupplungselemente in Kraftschluss, ist die Kupplung geschlossen. Es ist ein Betätigungskolben vorgesehen, der durch pneumatische Verschiebung aus einer unbetätigten Ausgangsstellung heraus mindestens eines der Kupplungselemente gegen die Rückstellkraft aus dem Kraftschluss zu bewegen vermag. In diesem Zustand ist die Kupplung geöffnet. Dabei bietet eine pneumatische Betätigung den Vorteil, dass die verwendete Luft nach der Betätigung in die Atmosphäre entlassen werden kann und nicht durch eine Rückleitung in ein Reservoir geführt werden muss.In the context of the invention, a pneumatic clutch for transmitting torque from a drive to an output has been developed. This clutch has at least a first, rotatable by the drive coupling element and at least a second, coupled to the output coupling element on. There are provided means for exerting a restoring force, which is able to bring the two coupling element in force closure. If the coupling elements are in frictional connection, the coupling is closed. It is provided an actuating piston, which is able to move by pneumatic displacement from an unactuated initial position out at least one of the coupling elements against the restoring force from the frictional connection. In this state, the clutch is open. In this case, a pneumatic actuator has the advantage that the air used can be released after the operation in the atmosphere and must not be performed by a return line in a reservoir.

Wenn der Betätigungskolben ausgehend von seiner unbetätigten Ausgangsstellung verschoben wird, befindet sich die Kupplung im geschlossenen Zustand, so dass ein Kraftschluss zwischen Antrieb und Abtrieb besteht. In diesem Zustand drehen sich beide Kupplungselemente relativ zum Betätigungskolben. Damit der Betätigungskolben nicht von dieser Drehbewegung erfasst wird, ist zwischen ihm und dem Kupplungselement, das er aus dem Kraftschluss bewegt, ein Lager angeordnet. Dieses lässt im Moment der Verschiebung des Betätigungskolbens eine Drehbewegung des Kupplungselements relativ zum Betätigungskolben zu. Um seine Dauerhaltbarkeit sicherzustellen, ist dieses Lager mindestens dann, wenn der Betätigungskolben sich in seiner unbetätigten Ausgangsstellung befindet, mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.When the actuating piston is moved starting from its unactuated initial position, the clutch is in the closed state, so that there is a frictional connection between the drive and output. In this state, both coupling elements rotate relative to the actuating piston. So that the actuating piston is not detected by this rotational movement, a bearing is arranged between it and the coupling element, which he moves from the frictional connection. This allows at the moment of displacement of the actuating piston to a rotational movement of the coupling element relative to the actuating piston. To ensure its durability, this bearing is at least when the actuating piston is in its unactuated starting position, applied with a biasing force.

Erfindungsgemäß ist eine pneumatische Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens als Mittel zur Ausübung der Vorspannkraft vorgesehen. According to the invention, a pneumatic pressurization of the actuating piston is provided as a means for exerting the biasing force.

Es wurde erkannt, dass hierdurch alle beschriebenen Nachteile von Vorspannfedern mit einem Schlag beseitigt werden können. Zusätzlich kann der Ort, an dem die Vorspannkraft wirkt, von dem Ort, an dem sie bereitgestellt und dosiert wird, entkoppelt werden. Dies eröffnet viel mehr Möglichkeiten, die Vorspannkraft so maßzuschneidern, dass eine optimale Lebensdauer des Lagers erzielt wird.It has been recognized that this can eliminate all the disadvantages of biasing springs described in one fell swoop. In addition, the location where the biasing force acts can be decoupled from the location where it is provided and metered. This opens up much more opportunities to tailor the preload force to achieve optimum bearing life.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zur Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens in seiner unbetätigten Ausgangsstellung vorgesehen, die auf ihn eine Kraft von zwischen 5% und 15%, bevorzugt zwischen 5% und 10%, der Rückstellkraft ausüben. Ist die Vorspannkraft zu gering, können insbesondere in Kompressoren oder anderen Anwendungen in Fahrzeugen, bei denen starke Vibrationen entstehen, die Komponenten des Lagers gegeneinander schlagen. Dadurch wird ihre Lebensdauer stark verkürzt. Ist die Vorspannkraft zu groß, wird die Kupplung teilweise geöffnet, so dass bei Ausübung eines Drehmoments durch den Antrieb die beiden Kupplungselemente gegeneinander gleiten. Dabei werden sie in kürzester Zeit zerstört.In a particularly advantageous embodiment of the invention, means for pressurizing the actuating piston in its unactuated starting position are provided which exert on him a force of between 5% and 15%, preferably between 5% and 10%, of the restoring force. If the preload force is too low, especially in compressors or other applications in vehicles where strong vibrations occur, the components of the bearing can strike against each other. This greatly reduces their service life. If the preload force is too great, the coupling is partially opened, so that upon application of a torque by the drive, the two coupling elements slide against each other. They are destroyed in no time.

Aus diesem Grunde sind Mittel zur Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens in seiner unbetätigten Ausgangsstellung vorgesehen, die auf ihn eine Kraft von zwischen 100 und 300 N, bevorzugt zwischen 100 und 200 N, zum Zwecke der Vorspannung ausüben. Diese Kraftvorgabe kann über die Fläche des Betätigungskolbens in den Druck umgerechnet werden, mit dem er beaufschlagt werden muss. Bei typischen Kolbengrößen sind Drücke zwischen 0,1 und 0,38 bar erforderlich. Generell ist die Vorspannkraft sehr klein gegen die Rückstellkraft. Diese liegt in der Größenordnung von 2000 N. Je nach Hersteller des verwendeten Lagers existieren mehr oder weniger detaillierte Vorgaben für die notwendige Vorspannkraft.For this reason, means for pressurizing the actuating piston in its unactuated initial position are provided which exert on it a force of between 100 and 300 N, preferably between 100 and 200 N, for the purpose of bias. This force specification can be converted over the surface of the actuating piston in the pressure with which it must be acted upon. For typical piston sizes, pressures between 0.1 and 0.38 bar are required. In general, the preload force is very small against the restoring force. This is on the order of 2000 N. Depending on the manufacturer of the bearing used, there are more or less detailed specifications for the necessary preload force.

Die erfindungsgemäße Druckbeaufschlagung zwecks Ausübung der Vorspannkraft kann mit beliebigen Mitteln bewirkt und gesteuert werden. Beispielsweise können dieselbe Steuereinheit und dieselben Stellglieder, die für das Öffnen der Kupplung vorgesehen sind, auch zur Ausübung der Vorspannkraft im geschlossenen Zustand der Kupplung vorgesehen sein. Nur der Betrag der auf dem Betätigungskolben wirkenden Kraft entscheidet dann darüber, ob dieser bewegt oder lediglich das Lager vorgespannt wird. Je weniger zusätzliche Teile erforderlich, desto größer ist die Zuverlässigkeit und desto einfacher ist die Wartung.The pressurization of the invention for the purpose of exerting the biasing force can be effected and controlled by any means. For example, the same control unit and the same actuators that are provided for the opening of the clutch may also be provided for exerting the biasing force in the closed state of the clutch. Only the amount of the force acting on the actuating piston then decides whether it moves or only the bearing is biased. The fewer additional parts required, the greater the reliability and the easier the maintenance.

Gemäß der Erfindung enthält die Kupplung ein Druckhalteventil, dessen Einlass mit der Druckversorgung für den Betätigungskolben und dessen Auslass mit dem Betätigungskolben verbunden ist. Das Druckhalteventil gibt dann eine Verbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass frei, wenn der Druck am Einlass ein vorgegebenes Niveau überschreitet. Es dichtet den Auslass wieder ab, wenn der Druck am Einlass ein zweites vorgegebenes Niveau unterschreitet. Dabei können die beiden vorgegebenen Niveaus identisch sein. Das zweite Niveau kann aber auch niedriger sein als das erste, so dass sich eine Schalthysterese ergibt. Über die eingestellten Druckniveaus kann die Vorspannkraft genau dosiert werden. Zum Zwecke einer einfacheren Justage kann das Druckhalteventil an einem leicht zugänglichen Ort angeordnet sein.According to the invention, the coupling includes a pressure-maintaining valve whose inlet is connected to the pressure supply for the actuating piston and whose outlet is connected to the actuating piston. The pressure maintaining valve then releases communication between the inlet and the outlet when the pressure at the inlet exceeds a predetermined level. It seals the outlet again when the pressure at the inlet falls below a second predetermined level. The two predefined levels can be identical. However, the second level can also be lower than the first, resulting in a switching hysteresis. The pre-load force can be precisely dosed via the set pressure levels. For ease of adjustment, the pressure relief valve may be located in an easily accessible location.

Gemäß der Erfindung sind in dem Druckhalteventil der Einlass und der Auslass in der gleichen Grenzfläche einer Ventilkammer angeordnet. Es ist ein starres Dichtelement vorgesehen, das durch eine Ventilfeder simultan auf den Einlass und auf den Auslass gedrückt wird, wenn der Druck am Einlass das zweite vorgegebene Niveau unterschreitet. Mit einem solchen Ventil ist es besonders einfach, zwei unterschiedliche vorgegebene Druckniveaus für das Öffnen und für das Schließen des Ventils vorzugeben und so eine Schalthysterese zu realisieren: Ist das Ventil erst einmal gegen die Wirkung der Ventilfeder geöffnet, wirkt der am Einlass eingegebene Druck nicht mehr nur auf der Fläche des Einlasses, sondern auf der gesamten Fläche des Dichtelements. Um den Faktor, um den die mit dem Druck beaufschlagte Fläche größer geworden ist, wird auch die gegen die Ventilfeder wirkende Kraft größer. Das Ventil schließt sich erst dann wieder, wenn diese Kraft geringer wird als die Federkraft. Dies ist erst dann Fall, wenn der Druck am Einlass deutlich unter das Niveau abgesenkt wird, bei dem das Ventil geöffnet wurde. Typische Drücke zum Öffnen der Kupplung liegen im Bereich von 5 bar. Das Druckhalteventil weist einen Kanal zum Ablassen überschüssiger Luft aus der Ventilkammer und zum Einsaugen von Luft in die Ventilkammer auf.According to the invention, in the pressure holding valve, the inlet and the outlet are arranged in the same interface of a valve chamber. There is provided a rigid sealing member which is simultaneously urged by a valve spring on the inlet and on the outlet when the pressure at the inlet falls below the second predetermined level. With such a valve, it is particularly easy to specify two different predetermined pressure levels for opening and closing the valve and thus to realize a switching hysteresis: Once the valve is opened against the action of the valve spring, the pressure entered at the inlet no longer acts only on the surface of the inlet, but on the entire surface of the sealing element. By the factor by which the pressurized surface has become larger, the force acting against the valve spring force is larger. The valve closes again only when this force is lower than the spring force. This is only the case when the pressure at the inlet is lowered significantly below the level at which the valve was opened. Typical pressures for opening the clutch are in the range of 5 bar. The pressure-maintaining valve has a passage for venting excess air from the valve chamber and for drawing air into the valve chamber.

Da das Lager durch die optimierte Vorspannung unempfindlicher gegen Vibrationen gemacht werden kann, ist die Kupplung besonders zur Verwendung in einem Kompressor für Druckluft geeignet.Since the bearing can be made less sensitive to vibration by the optimized preload, the coupling is particularly suitable for use in a compressor for compressed air.

Spezieller BeschreibungsteilSpecial description part

Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Figuren erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung hierdurch beschränkt wird. Es ist gezeigt:The subject matter of the invention will be explained below with reference to figures, without the subject matter of the invention being limited thereby. It is shown:

1: Kupplungsanordnung mit Vorspannfeder nach dem Stand der Technik. 1 : Coupling arrangement with bias spring according to the prior art.

2: Abhängigkeit der Federkraft F vom Federweg s für eine typische Vorspannfeder. 2 : Dependence of the spring force F on the spring travel s for a typical preload spring.

3: Druckhalteventil mit Schalthysterese gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 : Pressure-maintaining valve with switching hysteresis according to an embodiment of the invention.

4: Wirkungsweise des in 3 gezeigten Druckhalteventils. 4 : Effect of in 3 shown pressure holding valve.

1 zeigt eine Kupplung nach dem Stand der Technik in Schnittzeichnung. Diese Kupplung weist durch den Antrieb 3 drehbare Kupplungselemente 1a, 1b, 1c sowie mit dem Abtrieb 4 gekoppelte Kupplungselemente 2a und 2b auf. Es ist eine Feder 5 zur Ausübung einer Rückstellkraft von etwa 2000 N vorgesehen, die die Kupplungselemente 1a, 1b, 1c mit den Kupplungselementen 2a, 2b in Kraftschluss zu bringen vermag. Der Betätigungskolben 6 kann durch Beaufschlagung des ihm vorgelagerten Raumes 6a mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druck aus einer unbetätigten Ausgangsstellung heraus verschoben werden und dadurch mindestens eines der Kupplungselemente gegen die Rückstellkraft aus dem Kraftschluss bewegen. Damit er in diesem Moment nicht von der Drehbewegung des Kupplungselements erfasst wird, ist zwischen ihm und dem Kupplungselementen, die er bewegt, das Lager 7 vorgesehen. Dieses Lager lässt eine Drehbewegung des Kupplungselements relativ zum Betätigungskolben 6 zu. Damit auch in der unbetätigten Ausgangsstellung des Betätigungskolben 6 das Lager 7 ständig belastet wird, sind Mittel 8 zur Ausübung einer Vorspannkraft für das Lager auf den Betätigungskolben 6 vorgesehen. Diese Mittel 8 sind hier als Feder ausgebildet. Die Kupplung befindet sich in einem Kompressorgehäuse 9. 1 shows a coupling according to the prior art in sectional drawing. This coupling points through the drive 3 rotatable coupling elements 1a . 1b . 1c as well as with the downforce 4 coupled coupling elements 2a and 2 B on. It is a feather 5 provided for exerting a restoring force of about 2000 N, the coupling elements 1a . 1b . 1c with the coupling elements 2a . 2 B to bring into force. The actuating piston 6 can by applying the space in front of him 6a be moved out of an unactuated initial position with a pneumatic or hydraulic pressure and thereby move at least one of the coupling elements against the restoring force from the frictional connection. So that he is not caught by the rotational movement of the coupling element at this moment, the bearing is between him and the coupling elements that he moves 7 intended. This bearing allows a rotational movement of the coupling element relative to the actuating piston 6 to. This also in the unactuated initial position of the actuating piston 6 the warehouse 7 constantly charged are means 8th for exerting a preload force for the bearing on the actuating piston 6 intended. These funds 8th are designed here as a spring. The coupling is located in a compressor housing 9 ,

2 zeigt die Abhängigkeit der Federkraft F vom Federweg s für eine typische Vorspannfeder. Nur in dem Bereich A des Federwegs, in dem die Federkraft F vollkommen linear vom Federweg s abhängt, kann die Vorspannfeder unbegrenzt oft gestaucht und wieder gedehnt werden. In diesem Bereich wird die Feder lediglich elastisch verformt. In den Bereichen B und C des Federweges s ist diese elastische Verformung bereits mit ersten inelastischen Anteilen überlagert, die sich in einer leicht nicht linearen Abhängigkeit der Federkraft F vom Federweg s zeigen. In den Bereichen B und C leidet somit das Federelement auf die Dauer. Jenseits des Bereiches C wird die Vorspannfeder plastisch verformt und irreversibel zerstört. 2 shows the dependence of the spring force F of the spring travel s for a typical biasing spring. Only in the area A of the spring travel, in which the spring force F depends completely linearly on the spring travel s, the biasing spring can be compressed and stretched indefinitely many times. In this area, the spring is merely elastically deformed. In the areas B and C of the spring travel s this elastic deformation is already superimposed with first inelastic portions, which show in a slightly non-linear dependence of the spring force F of the spring travel s. In the areas B and C thus suffers the spring element in the long run. Beyond the range C, the biasing spring is plastically deformed and irreversibly destroyed.

Wird die Vorspannung hingegen gemäß der Erfindung auf pneumatischen oder hydraulischem Wege bereitgestellt, können deutlich größere Vorspannkräfte erzielt werden, ohne dass ein frühzeitiger Verschleiß eintritt.If, on the other hand, the prestressing is provided according to the invention by pneumatic or hydraulic means, significantly larger pretensioning forces can be achieved without premature wear occurring.

3 zeigt ein Druckhalteventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schnittzeichnung. Der Ventilkörper ist hier zweistückig aus zwei Teilen 10a und 10b gefertigt. In das Teil 10a sind der Ventilraum 11 und ein Austauschkanal 12 eingearbeitet, der zum Luftaustausch zwischen dem Ventilraum 11 und der Umgebungsatmosphäre dient. In das Teil 10b sind der Einlass 13 und der Auslass 14 eingearbeitet. Eine Ventilfeder 15 drückt ein Dichtelement 16 gleichzeitig auf Einlass 13 und Auslass 14. Einlass 13 und Auslass 14 sind in der gleichen Grenzfläche der Ventilkammer 11 angeordnet. Eines oder beide der Teile 10a und 10b können Teile des Kurbelgehäuses eines Kompressors sein. Der Einlass 13 ist mit der Druckversorgung für die Vorspannkraft verbunden. Der Auslass 14 ist mit dem Betätigungskolben 6, d. h. mit dem ihm vorgelagerten Raum 6a, verbunden. 3 shows a pressure-holding valve according to an embodiment of the invention in cross-section. The valve body is here in two parts of two parts 10a and 10b manufactured. In the part 10a are the valve room 11 and an exchange channel 12 incorporated, for the exchange of air between the valve chamber 11 and the ambient atmosphere serves. In the part 10b are the inlet 13 and the outlet 14 incorporated. A valve spring 15 pushes a sealing element 16 at the same time on inlet 13 and outlet 14 , inlet 13 and outlet 14 are in the same interface of the valve chamber 11 arranged. One or both of the parts 10a and 10b may be parts of the crankcase of a compressor. The inlet 13 is connected to the pressure supply for the preload force. The outlet 14 is with the actuating piston 6 ie with the space in front of it 6a , connected.

Die Funktionsweise dieses Ventils ist in 4 dargestellt. 4a zeigt den geschlossenen Zustand des Ventils. Auf die Fläche S1 wirkt der am Einlass 13 vorgelegte Druck P1. Hierdurch wird auf das Dichtelement 16 eine Kraft P1·S1 ausgeübt. Solange diese Kraft kleiner ist als die Federkraft F, bleibt das Ventil geschlossen. Sobald die Kraft P1·S1 die Federkraft F überwiegt (4b), öffnet sich das Ventil, und aus der Ventilkammer 11 wird überschüssige Luft durch den Kanal 12 abgelassen. Der am Einlass 13 vorgelegte Druck P1 wird nun auf die gesamte Fläche S2 des Dichtelements 16. Das Ventil bleibt geöffnet, und der Druck P1 wird an den Auslass 14 weitergegeben. Er steht dort als Betätigungsdruck zur Verfügung, der die Kupplung öffnen kann. Auf das Dichtelement 16 wirkt nun eine deutlich größere Kraft P1·S2. Wird der Druck am Einlass 13 vermindert, schließt sich das Ventil erst dann wieder, wenn das Produkt aus dem Druck am Eingang 13 und der Fläche S2 kleiner als die Federkraft F. Es stellt sich dann ein Zustand ein, wie er in 4c dargestellt ist. Durch den Kanal 12 ist Luft in die Ventilkammer 11 eingesaugt worden. Indem das Dichtelement 16 in seiner Ausgangslage zurückgekehrt ist, dichtet es neben Einlass 13 auch den Auslass 14 ab und schließt dort einen Druck P0 ein. Dieser Druck P0 ist deutlich kleiner als der Druck P1, der zum Öffnen der Kupplung verwendet wurde. Die Kupplung ist jetzt wieder geschlossen. Der Druck P0 ist der Vorspanndruck, der über die Betätigungskolben 6 das Lager 7 mit einer konstanten Vorspannkraft beaufschlagt. Diese Vorspannkraft ist unabhängig von einem eventuellen Verschleiß in der Kupplung. Zum nächsten Öffnen des Ventils ist ein etwas geringerer Druck notwendig als in 4a, weil dann nicht nur der am Einlass eingelegte Druck P1 wirkt, sondern auch der im Auslass 14 eingeschlossene und auf die Fläche S3 einwirkende Druck P0.The operation of this valve is in 4 shown. 4a shows the closed state of the valve. On the surface S1 acts at the inlet 13 submitted pressure P1. This is due to the sealing element 16 a force P1 · S1 exerted. As long as this force is smaller than the spring force F, the valve remains closed. As soon as the force P1 · S1 outweighs the spring force F ( 4b ), the valve opens, and out of the valve chamber 11 will excess air through the channel 12 drained. The one at the inlet 13 presented pressure P1 is now on the entire surface S2 of the sealing element 16 , The valve remains open and the pressure P1 is applied to the outlet 14 passed. It is available there as actuation pressure, which can open the clutch. On the sealing element 16 now a much larger force P1 · S2 acts. Will the pressure at the inlet 13 diminished, the valve closes again only when the product of the pressure at the entrance 13 and the area S2 is smaller than the spring force F. It then sets a state as in 4c is shown. Through the channel 12 is air in the valve chamber 11 been sucked. By the sealing element 16 returned in its initial position, it seals next to inlet 13 also the outlet 14 and there includes a pressure P0. This pressure P0 is significantly smaller than the pressure P1 used to open the clutch. The clutch is now closed again. The pressure P0 is the preload pressure, which is via the actuating pistons 6 the warehouse 7 subjected to a constant biasing force. This preload force is independent of any wear in the clutch. The next time you open the valve, a slightly lower pressure is required than in 4a because then not only the pressure P1 applied at the inlet acts, but also that in the outlet 14 enclosed and acting on the surface S3 pressure P0.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a, 1b, 1c, 1d1a, 1b, 1c, 1d: Kupplungselemente, durch Antrieb 3 drehbarCoupling elements, by drive 3 swiveling
2a, 2b2a, 2b: Kupplungselemente, mit Abtrieb 4 gekoppeltCoupling elements, with output 4 coupled
33: Antriebdrive
44: Abtrieboutput
55: Feder für RückstellkraftSpring for restoring force
66: Betätigungskolbenactuating piston
6a6a: dem Betätigungskolben vorgelagerter Raumthe actuating piston upstream space
77: Lagercamp
88th: Vorspannmittel für das LagerBiasing means for the bearing
99: Kompressorgehäusecompressor housing
FF: Federkraftspring force
ss: Federwegtravel
A, B, CA, B, C: Bereiche des FederwegsAreas of travel
10a, 10b10a, 10b: Teile des VentilkörpersParts of the valve body
1111: Ventilraumvalve chamber
1212: Austauschkanalexchange channel
1313: Einlassinlet
1414: Auslassoutlet
1515: Ventilfedervalve spring
1616: Dichtelementsealing element
S1, S2, S3S1, S2, S3: Flächensurfaces
P0, P1P0, P1: Drückepressures

Claims

Pneumatic coupling for transmitting torque from a drive to an output with • at least one first, by the drive ( 3 ) rotatable coupling element ( 1a . 1b . 1c ), • at least one second, with the output ( 4 ) coupled coupling element ( 2a . 2 B ) • funds ( 5 ) for applying a restoring force, the two coupling elements ( 1a . 1b . 1c . 2a . 2 B ) can bring into frictional connection, • an actuating piston ( 6 ), which by pneumatic displacement from an unactuated initial position of at least one of the coupling elements ( 1a . 1b . 1c . 2a . 2 B ) can move against the restoring force from the frictional connection, and • one between this actuating piston ( 6 ) and this coupling element ( 1a . 1b . 1c . 2a . 2 B ) arranged bearings ( 7 ), which at the moment of displacement of the actuating piston ( 6 ) a rotational movement of the coupling element ( 1a . 1b . 1c . 2a . 2 B ) relative to the actuating piston ( 6 ), and • means ( 8th ) for exerting a biasing force for the bearing on the actuating piston, which are effective at least in the unactuated initial position of the actuating piston, characterized in that a pneumatic pressurization of the actuating piston ( 6 ) as a means ( 8th ) is provided for exerting the biasing force and that a pressure-maintaining valve is provided whose inlet ( 13 ) with the pressure supply for the actuating piston ( 6 ) and its outlet ( 14 ) with the actuating piston ( 6 . 6a ), wherein • the pressure-maintaining valve establishes a connection between the inlet ( 13 ) and the outlet ( 14 ) releases when the pressure at the inlet ( 13 ) exceeds a predetermined level, and reseals the outlet when the pressure at the inlet falls below a second predetermined level, • in the pressure-maintaining valve, the inlet ( 13 ) and the outlet ( 14 ) in the same interface of a valve chamber ( 11 ) are arranged and a rigid sealing element ( 16 ) provided by a valve spring ( 15 ) simultaneously on the inlet ( 13 ) and on the outlet ( 14 ) is pressed when the pressure at the inlet ( 13 ) falls below the second predetermined level, and • the pressure-maintaining valve a channel ( 12 ) for venting excess air from the valve chamber ( 11 ) and for sucking air into the valve chamber ( 11 ) having.

Coupling according to claim 1, characterized in that means ( 8th ) for pressurizing the actuating piston ( 6 ) are provided in its unoperated starting position, which exert on him a force of between 5% and 15%, preferably between 5% and 10%, of the restoring force.

Coupling according to one of claims 1 to 2, characterized in that means ( 8th ) for pressurizing the actuating piston ( 6 ) are provided in its unoperated starting position, which exert on it a force of between 100 and 300 Newton, preferably between 100 and 200 Newton.

Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the same means ( 8th ) for pressurizing the actuating piston ( 6 ), which is responsible for the movement of the actuating piston ( 6 ) are provided, are also provided for the exercise of the biasing force.

Compressor for compressed air with a coupling according to one of claims 1 to 4.