DE3127395A1

DE3127395A1 - Fluiddruckbetaetigte und federgeloeste kupplung

Info

Publication number: DE3127395A1
Application number: DE3127395A
Authority: DE
Inventors: Charles D. Bethel Minn. Raines; Hugh K. St. Paul Minn. Schilling
Original assignee: Horton Industries Inc
Current assignee: Horton Industries Inc
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2493954A1; JPS6235532B2; AU534160B2; FR2493954B1; CA1182059A; GB2087487B; MX153671A; ES8204099A1; BR8104803A; IT1145726B; GB2087487A; SE454375B; AU7609281A; IT8168470A0; DE3127395C2; FR2493936A1; ZA814714B; SE8106737L; US4408685A; ES504467A0

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Kupplung und insbesondere eine Kupplung, die durch Fluidkraft betätigbar und durch Federkraft lösbar ist.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Kupplung mit kompaktem Aufbau zu schaffen zur Verwendung in den beengten Raumverhältnissen im Motorraum von Diesellastwagen. Dabei soll die Kupplung auf eine Welle aufbaubar sein, die durch die Kupplung gedreht wird. Dazu soll die Kupplung Nabe und Kolben in einstückiger Ausführung enthalten, und diese Naben/Kolben-Kombination soll teilweise in einem Hohlraum liegen, der in einer Antriebsriemenscheibe ausgebildet ist. Zusätzlich wird eine drehende Drucklufteinheit angestrebt, durch welche der Fluiddruck zur Betätigung der Kupplung geliefert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert,in welcher eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer fluidbetätigten und federgelösten erfindungsgemäßen Kupplung, wobei der Schnitt nach Linie 1-1 der Fig. 3 geführt ist,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Vorderansicht der Kupplung, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer von der Kupplung abgenommenen Kohlenstofflächendichtung.

Wie aus der Zeichnung, und insbesondere aus Fig. 1, zu ersehen, ist die Kupplung A an dem sich verjüngenden Ende 10 einer Welle 12 angebracht; die Welle 12 ist in einer (nicht gezeigten),Kompressorpumpe gelagert. Die Kupplung besitzt eine angetriebene Nabe 14 mit einer der Wellenverjüngung angepaßten", sich verjüngenden Öffnung 16, in der eine Keilnut 18 ausgebildet ist. Ebenfalls ist in dem sich verjüngenden Ende 10 der Welle 12 eine Keilnut 20 ausgebildet und die beiden Teile sind mit einem Keil 22, der in den beiden Keilnuten 18 und 20 sitzt, miteinander verkeilt.

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Die Nabe 14 besitzt einen inneren Ringflanschabschnitt 24, der in einem ringförmigen, axial liegenden Zylinderabschnitt 26 endet, der wiederum in einen integralen, sich radial nach außen erstreckenden Flanschabschnitt ausläuft. Die Außenkante des Abschnitts 28 wird durch eine rechtwinklige, einen Zylinder bildenden Lippenringabschnitt 30 gebildet. Die Nabenabschnitte 24 und sind zusammen mit dem Flansch 28 integral ausgebildet. Der einen Zylinder bildende Abschnitt 26 der Nabe ist mit einem zylindrischen inneren, axialgerichteten Einschnitt 32 versehen, der am äußeren Ende mit dem vergrößerten zylindrischen Einschnittbereich 34 endet, und die Einschnitte 32 und 34 bilden einen Hohlraum für die Lufteinheit.

Ein Kolben 36 mit einem ringförmigen Hauptabschnitt ist zwischen die Innenfläche des Ringflansch 30 und die Außenfläche des Zylinderbildungsabschnittes 26 der Nabe eingepaßt. Radial nach außen erstreckt sich ein wenig versetzt vom Hauptabschnitt 38 des Kolbens ein ringförmiger Schulterabschnitt 40, welcher eine ringförmige, radial am weitesten"- nach außen versetzte Reib-Gegenflache 42 aufweist. Die zylindrische Außenfläche des Kolben-Hauptabschnittes 3 8 ist mit einer Ringnut 44 versehen, in welche ein O-Ring 4 6 zur Abdichtung mit der Innenzylinderfläche des ebenfalls einen Zylinderraum bildenden Ringlippenabschnittes 30 eingesetzt ist. Die Außenfläche des Nabenabschnittes 26 enthält ebenfalls einen Ringein-

ein

schnitt 47, in die O-Ring 49 zur Abdichtung mit dem Kolbenhauptabschnitt 38 eingesetzt ist.

Der Zylinderhohlraum C wird gebildet durch die innere Oberfläche des Lippenabschnittes 30, die innere Oberfläche 28a des Flangches28 und die Außenfläche des einen Zylinder bil-

denden Abschnittes 26 der Nabe 14. In dem einen Zylinder bildenden Nabenabschnitt 26 ist eine Fluid-Leitung 48 ausgebildet. Der Lippenabschnitt 30 der Nabe 14 enthält eine Reihe mit Abstand angeordneter Bohrungen 50, in die jeweils eine Bronzebüchse 52 im Pressitz eingesetzt ist. An dem Flansch 28 sind eine Reihe von Drehmomentschrauben 53 angebracht, die sich jeweils gleitend durch die jeweiligen Buchsen 52 erstrecken, und deren inneres Ende jeweils in den Schulterabschnitt 40 des Kolbens 36 eingeschraubt ist.

Eine Keilriemen-Antriebsscheibe 54 mit einem äußeren Ringflansch 56 und einem darin radial nach innen gewendeten Ringsteg 58 trägt an diesem mittels mit Abstand voneinander angeordneter Schrauben oder Nieten 62 einen Reibflächenring 60. Der Ringsteg 58 endet radial innen in einen ringförmigen Hauptabschnitt, der im wesentlichen parallel zum äußeren Ringflansch 56 liegt. Es ist zu sehen, daß ein Teil des Riemenscheibenantriebsradflansches 56 und ein Teil des Riemenscheibenhauptabschnittes 64 einen Hohlraum 66 bilden, in welchen hinein der Schulterabschnitt 40 des Kolbens ragt, und in welchem die Reibfläche 60 zur Berührung mit der Gegenreibfläche 42 des Kolbens 36 angebracht ist.

Der innere Riemenantriebsscheibenflansch 64 besitzt eine nach innen gewendete Ringschulter 67, und zwischen der Schulter 67 und einem in einer Ringnut 70 im Riemenscheibenflansch 64 angeordneten Haltering 68 ist der Außenlauf 73 eines Lagers 74 eingesetzt. Die Nabe 14 ist mit einer Einschnittschulter 76 versehen, gegen die ein Ring 78 angelegt ist, wobei der Innenlauf 79 des Lagers zwischen dem Ring 78 und dem wiederum in einer Nut 83 im Nabenab-

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schnitt 24 sitzeaden;. Haltering 81 sitzt.

Der Kolbenhauptabschnitt 38 ist mit einer Reihe von gegeneinander mit Abstand versehenen (Sack-) Bohrungen 80 ausgestattet, in welche jeweils eine Wendelfeder 82 eingesetzt ist, die am Ring 78 anliegt; alle Federn zusammen drücken die Gegenreibfläche 42 der Kolbenschulter 40 von der Reibfläche 60 weg.

Die Welle 12 ist an der Nabe 24 mittels einer Schraube 84 befestigt, deren Kopf über eine Unterlagscheibe 86 gegen die Ringschulter 88 anliegt, welche am inneren Ende der sich verjüngenden Öffnung 16 ausgebildet ist; die Schraube 84 ist in das Ende der Welle 12 eingeschraubt.

Die rotierende Drucklufteinheit 90 enthält eine leicht entfernbare Befestigung 92 mit dem zylindrischen Grundabschnitt 94, in dem ein axial liegender zylindrischer Innenraum 96 vorgesehen ist. Der Innenraum 96 endet am inneren Ende in einem radial größeren und axial ausgerichteten inneren länglichen Einschnitt oder Hohlraum 98, der wiederum in dem ringförmigen am weitesten außen liegenden Einschnitt 100 übergeht, welche in einer Vergrößerung 101 des Grundabschnittes 94 ausgebildet ist und infolge seiner radialen Vergrößerung gegenüber dem zentralen Einschnitt eine Ringschulter 102 bildet. Ein Lager 104 ist so eingesetzt, daß sein Außenlauf 106 in dem Einschnitt 100 mit Pressitz sitzt und gegen die Ringschulter 102 anliegt, während ein Haltering 108 den Außenlauf in seiner Lage hält. Der Innenlauf 110 des Lagers 104 sitzt mit Pressitz auf einem Abschnitt 112 der Luftanschlußwelle 114, wobei der Abschnitt 112 einen verringerten Durchmesser aufweist, und wird durch den Haltering 116 gegen axiale Verschiebung gehalten. Der Abschnitt 112 mit verringertem Durchmesser endet in einem Abschnitt

118 mit größerem Durchmesser, in dem eine senkrecht zur Axialleitung 122 stehende Fluideinlaßleitung 120 ausgebildet ist, wobei sich die Axialleitung 122 von der Öffnung 120 durch den ganzen Abschnitt 112 erstreckt. An der Einlaßöffnung 120 ist eine Fluidzulaufleitung F angebracht.

Ferner ist gemäß Fig.1 und 4 eine Koihlenstoff-Flächendichtung 124 vorgesehen mit einem zylindrischen Grundabschnitt 126 mit einem radial vorstehenden Flansch 128, der in dem länglichen Einschnitt 98 sitzt, wobei der Grundabschnitt 176 gleitbar im Einschnitt 96 angebracht ist. Der Grundabschnitt 126 ist mit einer axialen Bohrung 123, die mit Leitung 122 ausgerichtet ist, versehen. Die Dichtung 124 wird, da der Flansch 128 in dem Einschnitt 98 liegt, mit der Nabe 14 zur Umdrehung gebracht. Die Endfläche 129 des zylindrischen Grundabschnittes 126 wird mittels einer Wendelfeder 130 im Einschnitt 96 in innige Berührung mit dem Ende des Abschnittes 112 mit verringertem Durchmesser der Luftwelle 114 gebracht, wobei die Wendelfeder sich an einem O-Ring 132 und der Endwand 134 des Grundabschnittes 94 abstützt. Der Grundabschnitt 94 enthält an seiner Außenfläche eine Leitung 136, die mit einer radial angeordneten Leitung 138 in Verbindung steht, welche mit dem inneren Einschnitt 96 und der Bohrung 124a der Kohlenstofflächendichtun 124 in Verbindung steht. Die Leitung 136 steht mit der Fluidleitung 48 der Nabe 14 in Verbindung. An dem Einschnitt 140 des Grundabschnittes 94 ist ein O-Ring 1:42 zur Abdichtung gegen den Einschnitt 32 der Nabe 14 angebracht. Ein weiterer O-Ring 144 ist in einem Einschnitt 146 in der Vergrößerung 101 zur Abdichtung gegen den Einschnittabschnitt 34 der Nabe 14 angeordnet.

Die Befestigung 92 der Lufteinheit ist in der Nabe mit einer Reihe von einen Abstand gegeneinander aufweisenden Schrauben 148 gesichert, die im äußeren Ende der Nabe ein-

geschraubt sind, während die Schraubenköpfe an der Ringschulter 150 der Nabe 14 anliegen bzw, an ihr angreifen.

Zur Beschreibung des Betriebs der Kupplung sei angenommen, daß die Riemenantriebsscheibe 54 durch (nicht gezeigte) Keilriemen von der Kurbelwelle eines (gleichfalls nicht gezeigten) Motors angegrieben wird. Wenn Fluid in die Leitung F eintreten kann, tritt es durch die Axialleitung 122 der sich drehenden Lufteinheit 90 hindurch und von da durch die Bohrung 123 der Kohlenstofflächendichtung 124 und von hier zu dem inneren Einschnitt 96, von wo es zu den Leitungen 138 undi36 gelangt . Von der Leitung 136 gelangt unter Druck stehendes Fluid zu der Leitung 48 und von hier in den Hohlraum C, sodaß sich der Kolben 38 bewegt und die Reibgegenfläche 42 des Ringschulterab- " schnittes 40 des Kolbens zur Anlage oder zum Eingriff mit der Reibfläche 60 bringt. Damit wird die Nabe 24 und auch die Welle 12 mit dieser gedreht, die, wie bereits erwähnt, an Lagern angebracht ist, die an einem (nicht gezeigten) Motor angebracht sind. Die Welle 12 ist mit einer Kompressionspumpe für eine (nicht gezeigte) Klimaanlage verbunden.

Claims

Patentansprüche: f1J Fluidbetätigte und federgelöste Kupplung, dadurch gekennzeichnet , daß sie folgende Teile umfaßt: a) eine Nabe (14), b) eine Befestigungseinrichtung (18,20,22) zur Verbindung der Nabe mit einer angetriebenen Welle (12), c) eine Riemenscheibe (54), d) eine Einrichtung (74) zur drehbaren Befestigung der Riemenscheibe (54) an der Nabe (14), e) einen mit der Nabe (14) integralen, sich radial erstreckenden Flanschabschnitt (28), f) Einrichtungen (52,53) zur gleitbaren Befestigung eines Ringkolbens (36) an dem sich radial erstreckenden Flansch (28), g) eine ringförmige Reibflächeneinrichtung . (60), h) Befestigungseinrichtungen (62) für die Reibflächeneinrichtung (60) an der Riemenscheibe innerhalb der radial äußersten Umgrenzung der Riemenscheibe (54) zum Eingriff mit i) einem integralen Ansatz (40) des Kolbens, j) eine drehbare Lufteinheit (90), k) eine die Nabe (14) drehbar mit der Lufteinheit (90) verbinde Einrichtung (104),

1) Federeinrichtungen (82) zum Abdrängen des Kolbens (36) samt Ringansatz (40) von der Berührung mit der Reibflächeneinrichtung (60), und

m) eine Einrichtung (F,120,122,123,138,136,48) zur Einführung

von Fluiddruck zwischen den Kolben (36) und den sich radial erstreckenden Flansch (28) zum Vorschieben des Kolbens zur Berührung der Reibflächeneirichtung (60) und zum Antrieb der Welle (12) .

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung für den Ringkolben an dem sich radial erstreckenden Flansch folgende Teile enthält:

a) einen an dem Flansch (28) angeformten Ringlippenabschnitt (3 in dem eine Reihe von Bohrungen (50) mit Abstand voneinander angeordnet sind, und

b) eine Reihe von mit Abstand versehenen Drehmomentsehrauben ( welche an einem Ende an dem Flansch (28) angebracht sind und sich frei durch die Bohrungen (50) des Lippenabschnittes (3C erstrecken, wobei die anderen Enden der Schrauben (53) in de Ansatz (40) des Kolbens (3 6) befestigt sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g.e kennzeich net, daß die Anbringungseinrichtungen für die Reibflächeneinrichtungen an der Riemenscheibe folgende Teile umfaßt:

a) einen äußeren Ringflansch (56) an der Riemenscheibe (54),

b) einen inneren, einen Abstand von dem äußeren Flanschabschnitt aufweisenden Ringkörperabschnitt (64), und

c) einen sich in Radialrichtung erstreckenden Ringsteg, der von einer Kante des Außenringflansches und einer Kante des Innenringabschnittes so eingerückt ist, daß

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ein-ringzylindrischer Hohlraum zwischen dem äußerem Ringflansch und dem inneren Ringkörperabschnitt gebildet ist, in den der Ansatz des Kolbens hineinragt, und wobei

d) die Reibflächeneinrichtung (60) an dem Ringsteg (58) befestigt ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur drehbaren Anbringung der Riemenscheibe (54) an der Nabe (14) ein Lager zwischen dem inneren Ringkörperabschnitt (64) und der Nabe (14) in radialer Ausrichtung mit dem Ringsteg (58) umfaßt.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich drehende Lufteinheit (90) folgende Teile enthält:

a) einen zylindrischen Körperabschnitt (92), der'in

b) einem in der Nabe (14) ausgebildeten zylindrischen Einschnitt (32) sitzt,

c) mit einem sich axial erstreckenden inneren Einschnitt (96) versehen ist, welcher in

d) einen zentral angeordneten, sich axial und radial erstreckenden Einschnitt (98) übergeht, welcher wiederum

e) in einem äußeren sich axial erstreckenden Endeinschnitt (100) endet,

f) eine fluidleitende Welle (118) zur Verbindung mit einer Fluidversorgung (F) ,

g) eine den zylindrischen Körperabschnitt (92) drehbar mit der Fluidleitwelle (118) verbindende Einrichtung (104),

h) den zylindrischen Körperabschnitt (92) mit der Nabe (14) drehfest verbindende Einrichtungen (148),

ΤΓ-1 - ⁴ -

i) ein Flächendichttei1 (124) mit einem in dem inneren Einschnitt (96) gleitend eingesetzten zylindrischen Grundabschnitt (126), wobei

j) der zylindrische Grundabschnitt (126) des Flächendichtteils (124) einen in dem zentral und radial angeordneten Einschnitt (98) angeordneten, sich radial erstreckenden F]anschabschnitt (128) aufweist, um eine Drehung des Flächendichttei 1 ε mit dom zylindrischen Körperabschnitt (92) zu verursachen,

k) die Fluidleitwellc (118) eine innere Leitung (120,122) in Ausrichtung mit

1) einer in dem Flächendichtteil (124) ausgebildeten inneren Leitung (123) in Verbindung mit dem inneren Einschnitt (96) im zylindrischen Körperabschnitt (92) aufweist und

m) der zylindrische Körperabschnitt (92) eine von dem Inneneinschnitt (96) des zylindrischen Körperabschnittes zu einer außerhalb des zylindrischen Körperabschnittes gelegenen Stelle führende Flui dl eit ungsr-inri chtung (136, 138) aufweist, die in Verbindung mit der ?:inrichtung (48) zum F.inführen von Fluiddruck zwischen den Kolben (36) und dom sich in Radi al riehtung erstreckenden Flansch (2 8) .steht.

6. Rotierende Lufteinheit zur Verwendung in einer Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Lufteinheit (90) folgende Teile aufweist:

a) einen zylindrischen Körperabschnitt (92),

b) mit einem sich axial erstreckenden inneren Einschnitt (96) welcher in

c) einen zentral angeordneten, sich axial und radial erstreckenden Einschnitt (98) übergeht, welcher wiederum

BAD ORIGINAL

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d) in einem äußeren sich axial erstreckenden Endeinschnitt (100) endet,

e) eine fluidleitende Welle (118) zur Verbindung mit einer Fluidversorgung (F),

f) eine den zylindrischen Körperabschnitt (92) drehbar mit der Fluidleitwelle (118) verbindende Einrichtung (104),

g) den zylindrischen Körperabschnitt (92) mit der Nabe (14) drehfest verbindende Hinrichtungen (148),

h) ein Flächendichtteil. (124) mit einem in dem inneren Einschnitt (96) gleitend eingesetzten zylindrischen Grundabschnitt (126), wobei

i) der zylindrische Grundabschnitt (126) des Flächendichtteils (124) einen in dem zentral und radial angeordneten Einschnitt (98) angeordneten, sich radial erstreckenden Flanschabschnitt (128) aufweist, um eine Drehung des Flächendichtteils mit dem zylindrischen Körperabschnitt (92) zu verursachen, j) die Fluidleitwelle (118) eine innere Leitung (120,122) in Ausrichtung mit

k) einer in dem Flächendichtteil (124) ausgebildeten inneren Leitung (123) in Verbindung mit dem inneren Einschnitt (96) im zylindrischen Körperabschnitt (92) aufweist und
1) der zylindrische Körperabschnitt (92) eine von dem Inneneinschnitt (96) des zylindrischen Körperabschnittes zu einer außerhalb des zylindrischen Körperabschnittes gelegenen Stelle führende Fluidleitungseinrichtung (136, 138) aufwiest, die in Verbindung mit der Einrichtung (48) zum Einführen von Fluiddruck zwischen den Kolben (36) und dem sich in Radialrichtung erstreckenden Flansch (28) steht.