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Die
Erfindung betrifft eine Federdruck-Lamellenkupplung für Kompressoren,
bestehend aus zwei Kupplungsbaugruppen, von denen die eine Kupplungsbaugruppe
einen Antrieb und eine damit in Verbindung stehende Innenlamellenanordnung
aufweist und die andere Kupplungsbaugruppe mit einer Kompressorwelle
verbunden ist und ein hohles, fingerartig freigeschnittenes Kupplungsgehäuseteil
mit einer zugehörigen
Außenlamellenanordnung
und einem zu einem Kompressorgehäuse
gerichteten, zum Kupplungsgehäuseteil
gehörenden,
scheibenartigen Endteil aufweist, wobei der anderen Kupplungsbaugruppe
ein druckluftbeaufschlagbarer, ringförmiger Schaltkolben zugeordnet
ist, der bei Druckluftbeaufschlagung eine Freischaltung und bei
Druckluftlosigkeit eine Kupplung zwischen den beiden Lamellenanordnungen
herbeiführt.
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Es
gibt seit langem den Trend, an Dieselmotoren wegen Kraftstoffeinsparung
und wegen Abgasverminderung die Leistungsaufnahmen der Nebenaggregate,
insbesondere für
den Luftkompressor zu reduzieren. Leistungsaufnahme der Nebenaggregate reduzieren
bedeutet unter anderem, den Luftkompressor, der für die Luftversorgung
eines Fahrzeuges vorgesehen ist, insbesondere bei Überdruckbelastung
durch eine luftdruckgesteuerte Federdruck-Lamellenkupplung abzuschalten.
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Ein
Kompressor ist in der Druckschrift
DE 35 11 607 A1 beschrieben, wobei die Kompressorwelle von
einer von der Kompressorwelle getrennten, treibenden Zwischenwelle über eine
Lamellenkupplung angetrieben wird, die über eine Tellerfederanordnung eingerückt gehalten
ist. Die Lamellenanordnung und die Federanordnung sind in einem
hohlen Kupplungsteil mit einer Endkappe enthalten, die, nachdem die
Federanordnung in gewünschtem
Maße vorgespannt
ist, in eine durch die Vorspannung bestimmte Lage gebracht und in
dieser befestigt wird.
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Die
Nabe ist dabei aus dem hohlen Kupplungsteil annähernd konisch herausgeführt und
greift auf die von der Zwischenwelle getrennte Kompressorwelle über, auf
der sie befestigt ist. Dadurch weist sie in axialer Richtung eine
derartige Ausdehnung auf, dass die Kupplung einen über das
Kompressorgehäuse
ziemlich weit überstehenden
Körper
darstellt.
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Dem
steht aber eine beabsichtigte kurze Bauweise der Schaltkupplung
entgegen.
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Ein
Problem besteht auch in der relativ größeren Anzahl vorhandener Lager.
Die Zwischenwelle wird in einem Eingangsdeckel durch ein Lager in
das gesamte Kompressorgehäuse
eingebunden.
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Bedingt
durch den Übergriff
der Nabe aus dem Bereich der treibenden Zwischenwelle auf die Kompressorwelle
dreht sich die Nabe auf der Zwischenwelle auf einem Lager. Zusätzlich ist
noch ein Lager zwischen Kompressorwelle und Kolben vorhanden.
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Ein
Problem besteht ebenso darin, dass eine Vielzahl von Bauelementen
vorgesehen ist. Demzufolge ist die Montage der Kupplung sehr zeitaufwendig.
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Eine ähnliche
Antriebskupplung für
einen Kompressor ist in der Druckschrift
GB 2 182 732 A beschrieben,
bei der eine ähnliche
Konstruktion mit getrennten Wellen vorhanden ist, die gleiche Probleme
aufweist. Dabei ragt die Nabe aus dem hohlen Kupplungsteil ebenso
heraus, was bedingt, dass die Drehmomentübertragung ebenfalls aus dem
Einbauraum des Kupplungsteils herausgeführt ist.
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Eine
Antriebskupplung für
einen Kompressor ist in der Druckschrift
EP 0 853 200 B1 beschrieben, wobei
der Kompressor aus einem Gehäuse
und einer hin- und herbewegenden Wand besteht, wobei die Wand im
Gehäuse
so bewegt werden kann, dass sie das Volumen einer Kompressionskammer
zyklisch so vergrößert und
verkleinert, dass Gas unter Druck induziert und zugeführt wird,
wobei die Wand mit einem exzentrischen Lager einer Welle verbunden
ist, die in einem Hauptlager des Gehäuses drehbar ist, wobei die
Welle durch ein Kupplungsmittel angetrieben werden kann, wobei das
Kupplungsmittel durch ein Stellorgan getrennt werden kann, um den
Betrieb des Kompressors zu unterbrechen. Das Stellorgan liegt dabei
in einer Baugruppe, die einen Antriebsseiten-Enddeckel des Kompressors
um das Hauptlager herum einschließt, wobei der Enddeckel und
das Stellorgan zumindest teilweise in einem Vorsprung der Kompressionskammer
in der Be wegungsrichtung der Wand enthalten ist. Das Zahnrad wird
auf die Zwischenwelle zur Kompressorwelle aufgeschraubt.
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Der
Deckel ist mit Schraubenbolzen an dem Kompressorgehäuse befestigt.
In den Deckel ist der Schaltkolben eingepasst. Im Bereich des Kolbens
ist ein Axiallager vorhanden.
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Mit
der Tellerfeder wird auf den Kolben gedrückt, der im Falle einer Druckluftbeaufschlagung das
Kupplungsteil verschiebt.
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Ein
Problem besteht darin, dass eines der Hauptlager für die Kompressorwelle
von einem ringförmigen
Antriebsseiten-Enddeckel getragen wird, der durch eine aufwendige
Montagetechnik an das Kompressorgehäuse angebracht wird, wobei
sich an den Enddeckel die Schaltkupplung anschließt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federdruck-Lamellenkupplung
für Kompressoren
anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist, dass in den dem
Kompressor angeschlossenen Druckluftbehältern seitens des Kompressors
die Drucklufterzeugung nur bis zu dem vorgegebenen Überdruck
durchgeführt
wird, wobei die Drehmomentübertragung
vom Antrieb bis zur Kompressorwelle gerichtet raumsparend gewährleistet
werden kann. Außerdem
sollen dabei Bauteile eingespart werden.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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In
der Federdruck-Lamellenkupplung für Kompressoren, bestehend aus
zwei Kupplungsbaugruppen, von denen die eine Kupplungsbaugruppe einen
Antrieb und eine damit in Verbindung stehende Innenlamellenanordnung
aufweist und die andere Kupplungsbaugruppe mit einer Kompressorwelle verbunden
ist und ein hohles, finger artig freigeschnittenes Kupplungsgehäuseteil
mit einer zugehörigen Außenlamellenanordnung
und einem zu einem Kompressorgehäuse
gerichteten, zum Kupplungsgehäuseteil
gehörenden,
scheibenartigen Endteil aufweist, wobei der anderen Kupplungsbaugruppe
ein druckluftbeaufschlagbarer, ringförmiger Schaltkolben zugeordnet
ist, der bei Druckluftbeaufschlagung eine Freischaltung und bei
Druckluftlosigkeit eine Kupplung zwischen den beiden Lamellenanordnungen herbeiführt, ist
gemäß dem Kennzeichenteil
des Schutzanspruchs 1 den beiden Kupplungsbaugruppen durchgängig die
Kompressorwelle zugeordnet, wobei dem von der Kompressorwelle unabhängige Antrieb
ein hülsenartiger
Innenkörper
angeformt ist, der auf der Kompressorwelle drehbar gelagert ist
und auf dem die Innenlamellenanordnung befestigt ist, wobei das
Kupplungsgehäuseteil
mit einer auf der Kompressorwelle befestigten Nabe im Eingriff steht, zwischen
der und dem Endteil eine Federanordnung in Vorspannung vorgesehen
ist, wobei das Endteil über
ein Axialgleitlager dem Schaltkolben gegenüberliegend angeordnet ist,
der in einer Ringnut im Kompressorgehäuse integriert und entgegen
der Vorspannung der Federanordnung mit dem Endteil zur druckluftgesteuerten
axialen Verschiebung des Kupplungsgehäuseteils Kontakt herstellend
axial verschiebbar gelagert ist.
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Der
Antrieb der Kupplung kann eine an dem Innenkörper angeformte Scheibe oder
ein an dem Innenkörper
angeformtes Zahnrad darstellen.
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Des
Weiteren kann der Antrieb der Kupplung als mehrteiliger Körper ausgebildet
sein, wobei der hülsenartige
Innenkörper
einen zum Antrieb gerichteten Flansch aufweist, der aus dem Kupplungsgehäuseteil
herausgeführt
ist und an dem wahlweise eine Zahnkranzscheibe oder eine antriebsgekoppelte Scheibe
befestigt ist.
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Die
Ringnut kann als eine Kompressorgehäuseringnut oder ein in der
Kompressorgehäuseringnut
zusätzlich
eingebrachter, befestigter ringnutartiger Einsatz ausgebildet sein.
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Die
Nutöffnung
der Ringnut ist zum Antrieb gerichtet, wobei die Ringnut innenwandungsseitig
mit der druckluftbeaufschlagbaren Fläche des Schaltkolbens einen
zum Schaltkolben gehörenden
Kolbenraum, dem eine Druckluftleitung zugeführt ist, begrenzt.
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Die
Federdruck-Lamellenkupplung kann mit einer über das Kompressorgehäuse hinausreichenden
verjüngten
Kompressorwelle versehen sein.
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Die
verjüngte
durchgängige
Kompressorwelle kann im Bereich vor der Federdruck-Lamellenkupplung
drehgelagert sein, wobei die Verjüngung der Kompressorwelle in
mehreren Abschnitten stufenförmig
ausgebildet ist und der Endbereich der Kompressorwelle mit einem
Gewinde versehen ist, auf das eine Befestigungsmutter zur Halterung
einer Halterungsscheibe aufschraubbar ist.
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Die
Kompressorwelle innerhalb der Federdruck-Lamellenkupplung kann durch
eine Schraubenwelle mit einem die Federdruck-Lamellenkupplung halternden Schraubenkopf
verlängert
gebildet sein.
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Zwischen
der Befestigungsmutter oder dem Schraubenkopf und dem innenkörperangeformten Antrieb
ist die Halterungsscheibe für
eine die Kompressorwelle umfassende Buchse angebracht.
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Der
Schraubenkopf oder die Befestigungsmutter und die Halterungsscheibe
können
in einer Ausnehmung des innenkörperangeformten
Antriebs versenkt sein.
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Eine
Lagerung ist zwischen der der Kompressorwelle fest zugeordneten
Buchse und der Innenwandung des Innenkörpers vorhanden.
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Die
Lagerung kann wahlweise eine Gleitlagerung oder eine Nadellagerung
sein, die aus zwei Nadellagern besteht, wobei auf den beiden Nadellagern
der Innenkörper
des Antriebs drehbar gelagert ist.
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Zwischen
der Halterungsscheibe und der Innenwandung der zylindrischen Ausnehmung
ist ein geringer Abstand vorhanden.
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Die
Innenlamellenanordnung ist radial zur Kompressorwellenachse innenrandseitig
im hülsenartigen
Innenkörper
und die andere Außenlamellenanordnung
ist ebenfalls radial gerichtet und außenrandseitig an dem zylinderartigen,
hohlen, fingerförmig
ausgebildeten und axial gerichtet freigeschnittenen Kupplungsgehäuseteil
gehaltert.
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In
die axialen Freischnitte des Kupplungsgehäuseteils greifen eingepasste
Fortsätze
der Außenlamellen
der Außenlamellenanordnung
sowie Fortsatze der Nabe ein.
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Das
Kupplungsgehäuseteil
ist im Bereich der Anformung von Innenkörper und Antrieb durch eine eingebaute
Deckelscheibe verschlossen, die an den freien Fingerendbereichen
des Kupplungsgehäuseteils
befestigt ist.
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Zwischen
der Nabe und dem Endteil kann die Federanordnung in Form von mindestens
einer Tellerfeder zur Vorspannung zwischen Nabe und Endteil angeordnet
sein, um eine gesteuerte Verschiebbarkeit des Kupplungsgehäuseteils
zu realisieren.
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Die
Nabe ist mit der Kompressorwelle fest verbunden, wobei die feste
Verbindung vorzugsweise als eine Passfederverbindung ausgebildet
ist.
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Anstelle
der Nabe kann eine mit der Kompressorwelle verbundene, vorzugsweise
passfedergehalterte Scheibe eingesetzt sein.
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Die
Tellerfeder kann mit einem Material ausgewählt sein, deren Federkraft
einer flachen Kraft-Weg-Kennlinie folgt, wobei mit einer kleinen Wegänderung
auch eine sehr kleine Kraftänderung erreichbar
ist.
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Der
ringnutartige Einsatz weist dem Schaltkolben zugewendete Oberflächen auf,
die mit erhöhter
Güte ausgebildet
sind.
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Die
dem Schaltkolben zugewandte Innenwandung des ringnutartigen Einsatzes
weist eine Oberflächenbehandlung
auf.
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Der
Schaltkolben ist über
kolbenrandbereichsseitige Dichtungselemente im Kolbenraum oder zum
eingebrachten Einsatz abgedichtet.
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Die
Federdruck-Lamellenkupplung kann vorzugsweise in einem vom Kompressorgehäuse abstehenden
Hohlzylindergehäuse
montiert und damit geschützt
angeordnet sein.
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Innerhalb
des Einbauraums des Kupplungsgehäuseteils
ist somit die komplette Drehmomentübertragung realisiert.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung der Federdruck-Lamellenkupplung mit einem Schaltkolben ohne
Druckluftbeaufschlagung für
einen Kompressor,
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2 eine
Schnittdarstellung der Federdruck-Lamellenkupplung mit Druckluftbeaufschlagung
des Schaltkolbens für
einen Kompressor,
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3 eine
Schnittdarstellung der Federdruck-Lamellenkupplung nach 1 und 2 mit einem
mehrteiligen Antrieb, wobei an dem Innenkörper ein Zahnkranz angeflanscht
ist,
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4 eine
Schnittdarstellung der Federdruck-Lamellenkupplung mit einem ringförmigen Einsatz
im Schaltkolbenbereich und lagergestützten Kompressorwelle und
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5 eine
Schnittdarstellung mit einer mit einem Lager versehenen und sich
zum Antrieb gerichteten verjüngten
Kompressorwelle, deren mit einem Gewinde versehenes Ende im Antriebsbereich mit
einer Gewindemutter zur Stützung
der Innenkörperhalterung
versehen ist.
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In 1 ist
eine Federdruck-Lamellenkupplung 1 für einen Kompressor 19 dargestellt,
bestehend aus zwei Kupplungsbaugruppen 21, 22,
von denen die eine Kupplungsbaugruppe 21 einen Antrieb 2 in
Form eines motorgetriebenen Zahnrades und eine Innenlamellenanordnung 11 aufweist
und die andere Kupplungsbaugruppe 22 mit einer Kompressorwelle 3 verbindbar
ist und ein hohles, fingerartig freigeschnittenes Kupplungsgehäuseteil 13 mit
einer zugehörigen
Außenlamellenanordnung 14 und
einem zum Kompressorgehäuse 4 gerichteten,
zum Kupplungsgehäuseteil 13 gehörenden,
scheibenartigen Endteil 18 aufweist, wobei der anderen
Kupplungsbaugruppe 22 ein druckluftbeaufschlagbarer, ringförmiger Schaltkolben 5 zugeordnet
ist, der bei Druckluftbeaufschlagung eine Freischaltung und bei
Druckluftlosigkeit eine Kupplung zwischen den beiden Lamellenanordnungen 11, 14 herbeiführt.
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Erfindungsgemäß sind den
beiden Kupplungsbaugruppen 21, 22 durchgängig eine
Kompressorwelle 3 in Form einer Schraubenwelle 6 zugeordnet,
wobei der von der Kompressorwelle 3 unabhängige Antrieb 2 ein
hülsenartiger
Innenkörper 12 angeformt
ist, der auf der Kompressorwelle 3 drehbar gelagert ist
und auf dem die Innenlamellenanordnung 11 befestigt ist,
wobei das Kupplungsgehäuseteil 13 mit
einer auf der Kompressorwelle 3 befestigten Nabe 15 im
Eingriff steht, zwischen der und dem Endteil 18 eine Federanordnung 16 in
Vorspannung vorgesehen ist, wobei das Endteil 18 über ein
Axialgleitlager 20 dem Schaltkolben 5 gegenüberliegend
angeordnet ist, der in einer Ringnut 27 des Kompressorgehäuses 4 integriert
und entgegen der Vorspannung der Federanordnung 16 mit
dem Endteil 18 zur druckluftgesteuerten axialen Verschiebung 37 des
Kupplungsgehäuseteils 13 Kontakt
herstellend axial verschiebbar gelagert ist.
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In
den 1 bis 4 ist die Schraubenwelle 6 als
verlängerte
Kompressorwelle 3 zur Befestigung der Federdruck-Lamellenkupp lung 1 vorgesehen,
wobei der zahnradangeformte Innenkörper 12 auf der Schraubenwelle 6 drehbar
gelagert ist.
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Dabei
kann die Nabe 15 mittels einer Passfederverbindung mit
der Schraubenwelle 6 fest verbunden sein. Anstelle der
Nabe 15 kann auch eine Scheibe eingesetzt sein.
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Der
Antrieb 2 in 1 ist als in mit dem Zahnrad
vorhandener Innenkörper 12 ausgebildet, wobei
anstelle eines Zahnrades 2 auch eine antriebsgekoppelte
Scheibe od.dgl. vorgesehen sein kann.
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Das
Zahnrad 2 und der dem Zahnrad 2 angeformte Innenkörper 12 stellen
in den 1, 2 und 4, 5 einen
mit einem Ritzel ausgebildeten einheitlichen Körper dar.
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Der
Schaltkolben 5 ist in der Kompressorgehäuseringmut 27 gelagert,
deren Nutöffnung 28 zum Zahnrad 2 gerichtet
ist. Die Kompressorgehäuseringnut 27 begrenzt
innenwandungsseitig mit der druckluftbeaufschlagbaren Fläche 29 des
Schaltkolbens 5 einen zum Schaltkolben 5 gehörenden Kolbenraum 17,
dem eine Druckluftleitung 30 zugeführt ist.
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Zwischen
dem Schraubenkopf 24 der Schraubenwelle 6 und
dem Zahnrad 2 ist eine Halterungsscheibe 7 für eine Lagerbuchse 8 angebracht. Der
Schraubenkopf 24 und die Halterungsscheibe 7 können in
einer Ausnehmung 23 des Zahnrades 2 versenkt sein,
um die Federdruck-Lamellenkupplung 1 bauweisebedingt so
kurz wie möglich
auszubilden.
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Bei
der Verschraubung presst der Schraubenkopf 24 die Halterungsscheibe 7 gegen
die Buchse 8 und schließlich gegen die an der Kompressorwelle 3 federgehalterte
Nabe 15.
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Die
Lagerung zwischen der in 1 auf der Schraubenwelle 6 befestigten
Buchse 8 und der Innenwandung des Innenkörpers 12 kann
als Drehlagerung oder als Nadellagerung ausgebildet sein, wobei
Letztere aus zwei Nadellagern 9 und 10 besteht, wobei
auf den beiden Nadellagern 9, 10 der Innenkörper 12 mit
dem ihm angeformten Zahnrad 2 drehbar gelagert ist. Zwischen
dem Umfang der Halterungsscheibe 7 und der radialen Innenwandung
der zylindrischen Ausnehmung 23 ist ein geringer Abstand 35 vorhanden,
so dass sich dadurch der Innenkörper 12 mit
dem angeformten Zahnrad 2 berührungsfrei relativ zur Halterungsscheibe 7 drehen kann.
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Die
Innenlamellenanordnung 11 befindet sich radial zur Kompressorwellenachse 25 innenrandseitig
im hülsenartigen
Innenkörper 12 des Zahnrades 2 befestigt,
die Außenlamellenanordnung 14 ist
ebenfalls radial gerichtet und außenrandseitig an dem zylinderartigen,
hohlen, fingerförmig
ausgebildeten und axial gerichtet freigeschnittenen Kupplungsgehäuseteil 13 gehaltert.
Die freien Enden der Finger sind in Richtung zum Zahnrad 2 gerichtet.
In die axialen Freischnitte des Kupplungsgehäuseteils 13 greifen
eingepasste Fortsätze 26 der
Außenlamellen
der Außenlamellenanordnung 14 sowie
Fortsatze 23 der Nabe 15 ein. Das Kupplungsgehäuseteil 13 ist im
Bereich der Anformung von Innenkörper 12 und Zahnrad 2 durch
eine eingebaute Deckelscheibe 31 geschlossen. Die Deckelscheibe 31 ist
an den freien Fingerendbereichen 32 des Kupplungsgehäuseteils 13 fest
gehaltert. Zwischen der Nabe 15 und dem Endteil 18 ist
die Federanordnung 16 in Form von mindestens einer Tellerfeder
zur Vorspannung zwischen der Nabe 15 und dem Endteil 18 angeordnet.
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Mit
dem drehenden Zahnrad 2 drehen sich immer die Innenlamellen
der Lamellenanordnung 11, die Außenlamellen der Lamellenanordnung 14 sind in
Nachbarschaft zu den Innenlamellen 11 im druckluftlosen
Zustand spaltbeabstandet angeordnet. Die Innenlamellen sind dem
Kompressorgehäuse 4 näher gerichtet
angeordnet als die Außenlamellen.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise der Federdruck-Lamellenkupplung 1 näher erläutert.
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Der
Zustand einer Kupplung zwischen den beiden Kupplungsbaugruppen 21, 22 besteht
gemäß 1 folgendermaßen darin:
Das
Zahnrad 2 und sein angeformter Innenkörper 12 werden durch
einen Motor angetrieben und drehen sich unabhängig vom Zustand der pneumatisch
luftbaren Federdruck-Lamellenkupplung 1 um die Kompressorwellenachse 25.
Solange keine den Schaltkolben 5 verschiebende Druckluft
in dem Kolbenraum 17 eingeleitet wird, presst die Tellerfeder 16 durch
ihre Vorspannung das mit dem Endteil 18 fest verbundene
Kupplungsgehäuseteil 13 in
Richtung zum Kompressorgehäuse 4 und
drückt
dabei die Außenlamellen
der Außenlamellenanordnung 14 an
die Innenlamellen der Innenlamellenanordnung 11 zu einem
geschlossenen Lamellenpaket zusammen, so dass ein Kraftschluss über das
gebildete Lamellenpaket vorhanden ist und weiter über das
Kupplungsgehäuseteil 13,
die darin gehäuseseitig
eingreifende Nabe 15 und die fest mit der Nabe 15 verbundene Schraubenwelle 6 fuhrt.
Damit wird die mit der Schraubenwelle 6 fest verbundene
Kompressorwelle 3 als komplettierte Kompressorwelle vom
innenkörperangeformten
Zahnrad 2 fortwährend
angetrieben.
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Gegenüber dem
Stand der Technik liegt somit vom Zahnrad 2 aus eine durchgängige, aber
auch schaltbare Kompressorwelle 3 vor.
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Der
Zustand der Freischaltung zwischen den beiden Kupplungsbaugruppen 21, 22,
der eintritt, wenn der Kompressor 19 die Drucklufterzeugung
für die
Druckluftbehälter
unterbricht, wird gemäß 2 folgendermaßen erreicht:
Wenn
in den Kolbenraum 17 Druckluft geleitet und damit der Schaltkolben 5 mit
Druckluft beaufschlagt wird, wird der Schaltkolben 5 im
Kolbenraum 17 weg vom Kompressorgehäuse 4 gedrückt und
dabei in der Kompressorgehäuseringnut 27 geführt, wobei der
Schaltkolben 5 das Endteil 18 des Kupplungsgehäuseteils 13 bewegt.
Das Endteil 18 drückt
dabei die Tellerfeder 16 zusammen. Mit der Bewegung des Endteils 18 wird
auch das Kupplungsgehäuseteil 13 mit
den Lamellen der Außenlamellenanordnung 14 weg
vom Kompressorgehäuse 4 zum
Zahnrad 2 gerichtet verschoben. Bei einer bestimmten Druckkraft des
Schaltkolbens 5 lösen
sich die Außenlamellen aus
dem innigen Kontakt mit den Innenlamellen. Das Lamellenpaket wird
gelöst.
Obwohl das innenkörperangeformte
Zahnrad 2 sich durch seinen Anschluss an den laufenden
Motor weiter dreht, rotiert das Kupplungsgehäuseteil 13 nicht weiter,
bleibt stehen, womit der Kraftschluss mit der Schraubenwelle 6 und somit
der Kompressorwelle 3 aufgehoben wird. Das Zahnrad 2 mit
angeformtem Innenkörper 12 sowie die
Innenlamellenanordnung 11 drehen sich von der Schraubenwelle 6 gelöst gemeinsam
weiter. Die Außenlamellen 14 stehen
still, solange der Schaltkolben 5 mit ausreichender Druckluftbeaufschlagung
auf das Endteil 18 drückt.
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Im
Moment des Übergangs
vom Zustand der Kupplung in den Zustand der Freischaltung der Federdruck-Lamellenkupplung 1 rotiert
das Endteil 18 noch. Beim Übergang zur Freischaltung wird
mit dem stehenden, nunmehr druckluftbeaufschlagten und im Kolbenraum 17 verschobenen
Schaltkolben 5 auf das Endteil 18 des Kupplungsgehäuseteils 13 gedrückt und
das Lamellenpaket 11, 14 getrennt.
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Durch
die Lösung
der Lamellenanordnungen 11, 14 voneinander ist
die Drehmomentübertragung zwischen
dem Zahnrad 2 und dem Kupplungsgehäuseteil 13 über die
Nabe 15 unterbrochen und die Schraubenwelle 6 hört auf zu
rotieren.
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Das
bedeutet, dass in einem kurzen Zeitraum zu Beginn der Freischaltung
der Kontaktierung der Oberflächen
des stehenden Schaltkolbens 5 und des rotierenden Endteils 18 eine
Belastung der beiden sich berührenden
Oberflächen
auftritt. Um einen Verschleiß zu
vermeiden, ist zwischen beiden Oberflächen ein Axialgleitlager 20 vorgesehen.
Das Axialgleitlager 20 ist mit Öl durchflutet.
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Die
Federdruck-Lamellenkupplung 1 kann in einem vom Kompressorgehäuse 4 abstehenden Hohlzylindergehäuse 36 montiert
und damit geschützt
angeordnet sein.
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Die
Darstellungen der 1 und der 2 unterscheiden
sich im Wesentlichen zeichnerisch dadurch, dass in 2 die
Verschiebung des Schaltkolbens 5, der größere Freiraum
im Kolbenraum 17 infolge der Druckluftbeaufschlagung, die
zusammengepressten Tellerfedern 16 sowie die Verschiebung 37 des
Kupplungsgehäuseteils 13 gegenüber dem Hohlzylindergehäuse 36 am
Kompressor 19 in Bezug auf 1 augenscheinlich
sind.
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Als
Federanordnung 16 eignen sich vorzugsweise Tellerfedern,
weil die Federkraft einer Tellerfeder 16 einer flachen
Kraft-Weg-Kennlinie
folgt, wobei mit einer kleinen Wegänderung auch eine sehr kleine Kraftänderung
erzeugt werden kann.
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In 3 kann
der Antrieb 2 gegenüber
den 1 und 2 auch als mehrteiliger Körper ausgebildet
sein. Der hülsenartige
In nenkörper 12 weist
einen zum Antrieb 2 gerichteten Flansch 38 auf,
der aus dem Kupplungsgehäuseteil 13 herausgeführt ist und
der Verschraubungsmöglichkeiten
aufweisen kann. An dem Flansch 38 kann eine Zahnkranzscheibe/ein
Zahnkranz 39 oder eine antriebsgekoppelte Scheibe od.dgl.
z.B. mittels Verschraubungen 40, 41 befestigt
sein.
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In
einer Verbesserung der Federdruck-Lamellenkupplung 1 kann,
wie in 4 gezeigt ist, zur verschleißarmen Betätigung des Schaltkolbens 5 ein ringnutartiger
Einsatz 42 in das etwas gemäß der 1 bis 3 volumenmäßig mehr
ausgesparte und angepasste Kolbengehäuse 4 eingebracht
sein, wobei der Einsatz 42 dem Schaltkolben 5 zugewendet
eine Oberfläche
mit erhöhter
Güte aufweist.
Die am Schaltkolben 5 anliegende Innenwandung des Einsatzes 42 kann
eine Oberflächenbehandlung
erhalten, indem sie vor der Montage z.B. chemisch vernickelt oder
plasmanitriert wird. Der Oberflächenschutz
kann auch durch eine andere Oberflächenbehandlung erreicht werden,
so dass auch ein besseres Dichtsystem am Schaltkolben 5 eingebracht
werden kann, um einen Verschleiß weitgehend
zu vermeiden.
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Der
Schaltkolben 5 kann im Kolbenraum 17 über kolbenrandseitige
Dichtungselemente 33, 34 zur Kompressorgehäuseringnut 27 oder
zum eingebrachten Einsatz 42 abgedichtet sein.
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Der
ringnutförmige
Einsatz 42 erfordert zwar, dass die dem Kolbenraum 17 zugewiesene
Aussparung von Anfang an etwas größer ausgebildet wird, aber
dafür ist
die Pressmontage des Einsatzes und die Montage des Schaltkolbens 5 technologisch
einfacher durchführbar.
In dem Einsatz 42 kann sich dann je nach anliegendem Luftdruck
und vorhandener Tellerfedervorspannung der Schaltkolben 5 bewegen.
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Die
Wiederzuschaltung des Zustandes der Kupplung (Übergang von 2 zu 1)
infolge geregelter Überdruckbelastung
von an den Kompressor 19 angeschlossenen Druckluftbehältern (nicht
eingezeichnet) aus dem Zustand der Freischaltung erfolgt durch Abschaltung
der Druckluftzufuhr zum Kolbenraum 17. Danach drückt die
Tellerfeder 16 das Endteil 18 des Kupplungsgehäuseteils 13 und
somit das Kupplungsgehäuseteil 13 in
Richtung zum Kompressorgehäuse 4.
Sie schiebt damit den Schaltkolben 5 in den luftdrucklosen
Kolbenraum 17 zurück,
so dass schließlich
der Druckkontakt im Axialgleitlager 20 des Schaltkolbens 5 zum
Endteil 18 aufgehoben wird.
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Gleichzeitig
bewegen sich mit der Verschiebung des Kupplungsgehäuseteils 13 in
Richtung zum Kompressorgehäuse 4 die
Lamellenanordnungen 11 und 14 aufeinander zu,
kontaktieren bei weiterer Abnahme des Luftdrucks im Kolbenraum 17 miteinander
und bilden nach Unterschreitung des vorgegebenen Lösungsdrucks
wieder ein fest verbundenes Lamellenpaket. Damit ist der Kraftschluss
wieder hergestellt, die Drehmomentübertragung erfolgt vom Antrieb 2 über den
antriebsangeformten Innenkörper 12, über das
Lamellenpaket zum Kupplungsgehäuseteil 13 und
von da über
die an der mit der Kompressorwelle 3 fest verbundenen Schraubenwelle 6,
so dass die Drehmomentübertragung
innerhalb des Einbauraums des Kupplungsgehäuseteils 13 verbleibt.
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In 5 ist
die Federdruck-Lamellenanordnung 1 nach 4 mit
einer über
das Kompressorgehäuse 4 hinausreichende
verjüngte
Kompressorwelle 43 versehen. Die Kompressorwelle 43 kann
im Bereich des Einsatzes 42 drehgelagert sein. Die Verjüngung der
Kompressorwelle 43 kann in mehreren Abschnitten kupplungselementeanhängig stufenförmig ausgebildet
sein, je nachdem, welche Bauelemente der beiden Küpplungsbaugruppen 21, 22 zum
Kontakt mit der Kompressorwelle 43 vorgesehen sind. Der
Endbereich der Kompressorwelle 43 ist mit einem Gewinde 44 versehen,
auf das eine Befestigungsmutter 45 zur Halterung der Halterungsscheibe 7 aufschraubbar
ist.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, bei Ausbildung einer kurzen Länge des Kupplungsgehäuseteils 13 zwischen
Antrieb 2 und Kompressorgehäuse 4 und eines geringeren
Einbauraums innerhalb des Kupplungsgehäuseteils 13 die Federdruck-Lamellenkupplung 1 mit
weniger Bauteilen zu versehen, was einfacheren Montageaufwand und
weniger Kosten erfordert.
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- 1
- Federdruck-Lamellenkupplung
- 2
- Antrieb
- 3
- Kompressorwelle
- 4
- Kompressorgehäuse
- 5
- Schaltkolben
- 6
- Schraubenwelle
- 7
- Antriebsscheibe
- 8
- Buchse
- 9
- Erstes
Nadellager
- 10
- Zweites
Nadellager
- 11
- Innenlamellenanordnung
- 12
- Innenkörper
- 13
- Kupplungsgehäuseteil
- 14
- Außenlamellenanordnung
- 15
- Nabe
- 16
- Federanordnung
- 17
- Kolbenraum
- 18
- Endteil
- 19
- Kompressor
- 20
- Axialgleitlager
- 21
- Erste
Kupplungsbaugruppe
- 22
- Zweite
Kupplungsbaugruppe
- 23
- Ausnehmung
- 24
- Schraubenkopf
- 25
- Kompressorwellenachse
- 26
- Fortsätze
- 27
- Ringnut
- 28
- Nutöffnung
- 29
- Druckfläche
- 30
- Druckluftleitung
- 31
- Deckelscheibe
- 32
- Fingerendbereich
- 33
- Erstes
Dichtungselement
- 34
- Zweites
Dichtungselement
- 35
- Abstand
- 36
- Hohlzylindergehäuse
- 37
- Verschiebung
- 38
- Flansch
- 39
- Zahnkranzscheibe
- 40
- Erste
Verschraubung
- 41
- Zweite
Verschraubung
- 42
- Einsatz
- 43
- Verjüngte Kompressorwelle
- 44
- Gewinde
- 45
- Befestigungsmutter