DE3146992A1 - Kupplungseinheit - Google Patents
KupplungseinheitInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere eine
Gebläsekupplung für die Kühlung eines Verbrennungsmotors.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine modulare Einheit
oder Bausteineinheit zu schaffen, die entweder in einer fluidbetätigten und federgelösten oder einer federbetätigten
und fluidgelösten Kupplung ein.setzbar ist.
Dabei besteht die Absicht, eine Kupplung mit ausreichender axialer Kompaktheit zu schaffen, die in den beschränkten Raum
bei herkömmlichen Motorgebläse-Kühlsystemen untergebracht werden kann, wobei gleichzeitig eine über zwei Lagerstellen
erreichte ausreichende Stützung zur Aufrechterhaltung von
Axialsteifigkeit auch im gelösten Zustand erreicht werden soll... '
Bekannte Kupplungen mit entsprechender axialer Kompaktheit besitzen nur ein einziges Lager, wobei die Klemmkraft der
Kupplungsreibflächen im betätigten Zustand für die Axialsteif igkeit sorgt. Deshalb sind im gelösten Zustand einer
solchen Kupplung unerwünschte Seitenbewegungen des Gebläses möglich, die eine zusätzliche Belastung für das Lager ergeben
und dadurch vorzeitigen Verschleiß des Lagers hervorrufen können.
Es wird demnach angestrebt, eine Moduleinheit zu schaffen,
deren Aufbau es erlaubt, eine einzige axial angeordnete Wendelfeder
zur Zwangstrennung der Kupplungsflächen bei einer fluidbetätigten und federgelösten Kupplung vorzusehen.
Gleichzeitig wird angestrebt, durch den Aufbau der Moduleinheit
leichten Wartungszutritt zu den Lagern zu gewähren,
während gleichzeitig eine strukturelle Einheit gewährleistet sein soll, die die Notwendigkeit der relativ aufwendigen
und ausgeklügelten Keilverzahnung beseitigt. Es ist · zusätzlich notwendig, um das bei einer Einflächenkupplung
nötige Drehmoment zu schaffen, daß der Durchmesser des Reibbelagflansches
größer als der Durchmesser der zugehörigen Kugellager ist. Auch der Durchmesser etwa vorgesehener Montageflansche
für eine solche Kupplung muß die Lagerdurchmesser überschreiten. Da der Montageflansch meistens zur
direkten Übertragung von Leistung zu dem Reibflansch der
Kupplung benutzt wird, wird nach dem Stand der Technik meistens eine durch- den Innenlauf des Stützlagers gehende
verzahnte, d.h. mit Längszähnen versehene Nabe benutzt, um eine Drehverbindung des antreibenden Montageflansches
mit dem Reibflansch herzustellen. Zusätzlich muß nach dem Stand der Technik wegen der Axial- oder Längsverzahnung
ein Gewindebolzen vorgesehen werden, um den Montageflansch von dem Reibflansch abzutrennen, wenn die.Wartung des Lagers
dies erforderlich macht.
Dadurch, daß die Leistung vom Montageflansch zum Außenlauf
des Lagers bzw. der Lager gerichtet wird, ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung eine Mitdrehverbindung
zwischen dem Montageflansch und dem. Reibflansch, wobei gleichzeitig
Wartungszugang zu den Lagern ohne Axialverzahnung und
Verbindungsschraube möglich ist.
Ferner bietet die nachfolgend beschriebene Konstruktion
den Vorteil, daß die nötigen· Gebläseflügel an einem Ring
angebracht werden können, der leicht von der Einheit getrennt werden kann, da er nur mit Kopfsehrauben an dem Gehäuseabschnitt
der Kupplung angebracht ist. Der Ring bildet
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nicht nur eine Anbringung für die Gebläseflügel, sondern
bildet auch einen Teil des Gehäuses. Da der Ring von der Einheit abnehmbar ist, können Gebläseflügel unterschiedlicher Größe schnell ohne weiteres Zerlegen der Kupplungseinheit selbst ausgewechselt oder angebracht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert; in dieser zeigt:
Figur 1 einen Schnitt durch eine Modulareinheit zur Verwendung bei einer fluidbetätigten und federgelösten
Gebläsekupplung oder bei einer federbetätigten und fluidgelösten Gebläsekupplung,
wobei bestimmte Teile, wie Gebläseflügel und Fluidzuleitung, gestrichelt eingezeichnet sind,
Figur 2 eine Frontansicht eines Gebläseflügel-Montageringes
zur Verwendung mit der Einheit nach Fig. 1,
Figur 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 4,
Figur 4 die Ansicht des Gebläseflügel-Befestigungsringes
aus Fig. 2 von der entgegengesetzten Seite,
Figur 5 eine Frontansicht eines ringförmigen Kolbenteils zur Verwendung in der Gebläsekupplung
nach Fig. 1,
Figur 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 7,
"-' ·" -3U6992
Figur 7 eine Ansicht des Ringkolbens aus Fig. 5 von der gegenüberliegenden Seite aus,
Figur 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 9 einer fluidbetätigten und federgelösten'Gebläsekupplung
, ■
Figur 9 die Frontansicht der Kupplung nach Fig. 8,
Figur 10 · einen Schnitt nach Linie 10-10 der Fig. 11
einer federbetätigten und fluidgelösten Gebläsekupplung , und
Figur 11 eine Frontansicht der Kupplung nach Fig. 10.
Gemäß Fig. 1 der Zeichnung enthält eine Modul-Befestigungseinheit M, die bei einer luftbetätigten und federgelösten
Kupplung oder einer federbetätigten und luftgelösten Kupplung
eingesetzt werden kann, einen Montagering 10 mit einem Ringflanschabschnitt 12, in welchem eine Reihe von
getrennt angebrachten Bohrungen 14 vorgesehen ist zum Anschrauben
der Befestigung an einen Flansch 16 mittels Schraubbolzen 18. Der Flansch 16 bildet einen Teil einer Welle 20,
die zu einer Antriebsquelle,z.B. zum Motor E führt und als
Antriebsteil wirkt. Der Ring'flansch 12 besitzt eine Axialöffnung
22 und um diese Axialöffnung 22 ist die der Kupplung zugewendete Fläche mit einer ringförmigen Vertiefung
24 versehen. ·
Ein ringförmiger Reibflansch 26 enthält einen äußeren hohlen Nabenabschnitt 28, an dessen äußerem,d.h. dem Befestigungs-
ring 12 zugewendeten Teil eine axiale Ringrippe 30 ausgebildet ist, die in die ringförmige Vertiefung 24 des
Flansches 12 paßt. Der Nabenabschnitt 28 geht in einen sich radial erstreckenden Abschnitt 32 über,-an welchem
die radial angeordnete, ringförmige Reibfläche 34 ausgebildet ist. Der Reibflansch 26 ist mit Durchgangsöffnungen
27 versehen, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und eine optimale Kühlung und damit eine lange Lebensdauer
gewährleisten, da der Reibflansch 26 in ständiger Antriebsverbindung mit der Antriebsquelle steht. Eine Ringschulter
36 .ist in dem Hohlnabenabschnitt 28 an dessen innerem, d.h. dem Befestigungsflansch 12 abgewendeten Ende vorgesehen,
gegen die der Außenlauf 38 eines ersten Lagers 40 angelegt
ist. Der Außenlauf 42 eines zweiten Lagers 44 sitzt gleichfalls im hohlen Nabenabschnitt 28.
Eine innere Zentralnabe 46 ist axial innerhalb des hohlen
Außennabenabschnitts 28 des Reibflansches 26 angeordnet und wird durch die Lager 40 und 44 gehalten. In der Nähe des
äußeren Endes der Innennabe 46 ist ein Ringeinschnitt 48 vorgesehen; in den ein Haltering 50 eingesetzt ist. Der
Innenlauf 52 des zweiten Lagers 44 ist gegen den Ring 50 gesetzt und ein Abstandsring 54 sitzt zwischen dem Innenlauf
52 des zweiten Lagers und dem Innenlauf 56 des ersten Lagers, das wiederum an einem Abstandsring 58 anliegt, der
sich an einer Ringschulter 60 abstützt, die durch den vergrößerten inneren Abschnitt 62 der Innenhohlnabe 46 gebildet
wird. In diesem vergrößerten Nabenabschnitt 62 ist ein axialer zentraler Hohlraum 64 ausgebildet. Das äußere
Ende des Nabenabschnitts 62 geht in den radial nach außen verlaufenden kreisförmigen Wandabschnitt 65 über. Die Außenumfangskante
des kreisförmigen Wandabschnitts 65 läuft in
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- ίο -
eine Reihe sich axial erstreckender, von einander mit Abstand angeordneter rechtwinkliger Flansche 66 aus, die jeweils mit Durchgangs- und Gewindebohrungen 68 versehen sind.
Die Zwischenräume zwischen den voneinander mit Abstand versehenen Flanschen 66 ergeben Belüftungsschlitze,, sowie Zwischenräume,
in welchen später angesprochene Zungen oder Fahnen wirken.
Weiter ist ein kreisförmiger Montagering 70 . für die Gebläseflügel
vorgesehen, der einen flachen ringförmigen zusammenhängenden Ringabschnitt 72 aufweist (Fig. 2 bis 4)
von welchem gebogene Kupplungsvorsprünge 74 abstehen, die jeweils mit einer Gewindebohrung 76 versehen sind. Die Innenkante
des flachen ringförmigen Abschnittes 72 geht in einen kontinuierlichen axial angeordneten Flansch 78 über, der die
kreisförmige öffnung 80 des Montagerings 70 umgibt. Der
Montagering 70 für die Gebläseflügel ist mittels Schrauben 82 an den getrennt voneinander angeordneten rechtwinkligen
Flanschen 66 befestigt, wobei die Schrauben durch die Bohrungen 76 des Rings 70 und einen später angeführten Gebläseflügel
hindurchgehen, und in die Gewindebohrungen 68 der getrennt angeordneten rechtwinkligen Flansche 66 eingeschraubt
sind. ■
Eine Reihe von getrennt voneinander angeordneten Drehmomentstiften
84 sitzt mit Preßsitz in Bohrungen, die in dem kreisförmigen Wandabschnitt 65 ausgebildet sind. Die herausstehenden
Köpfe der Stifte 84 reichen dabei mit Gleitsitz jeweils in eine Bronzebüchse 86, die jeweils in eine
Bohrung 87 eingepreßt ist, die in der Nähe des Außenumfangs
des Ringkörpers 88 eines Ringkolbens 90 ausgebildet ist.
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Der Ringkörper 88 des Kolbens besitzt eine Axialbohrung 92, in deren erweiterter Innenfläche eine Ringnut 94 angebracht
ist. In diese Ringnut 94 ist ein O-Ring 96' so eingesetzt,
daß er eine Abdichtung mit der Außenfläche des Nabenabschnitts 62 ergibt.
Der kreisförmige Körperabschnitt 88 des Kolbens ist mit kreisförmigen Vertiefungen 98 versehen, die mit Abstand um
den ganzen Kolben verteilt sind und die als Federnester für
Wendelfedern, dienen, wie später beschrieben, falls eine federbetätigte und durch Fluidkraft gelöste Kupplung aufgebaut
ist. Der kreisförmige Wandabschnitt 65 des Nabenabschnitts 62 besitzt mit den Vertiefungen 98 ausgerichtete
kreisförmige Vertiefungen 100 zur Aufnahme des anderen Endes einer Wendelfeder, siehe Fig. 10 und 11, bei dem Aufbau
einer federbetätigten Kupplung. In der in Fig. 8 und 9 dargestellten.fluidbetätigten und federgelösten Kupplung werden
die Einschnitte 98 und 100 nicht verwendet. An dem Kolben 90 ist der Reibbelagring 102 zum Reibeingriff mit dem
Reibflansch 26 angebracht. Der Außenumfang des Kolbens ist mit Fahnen oder Zungen 104 versehen, die mit Abstand voneinander
angeordnet sind, und die in Berührung mit einer Schraube treten können, die in eine Gewindebohrung 106 eingeschraubt
sind, welche in der Nähe des Außenumfangs des kreisförmigen Wandabschnitts 65 ausgebildet ist. Wenn die Fahnen
104 durch in den Gewindebohrungen 106 sitzende Schrauben zum Flansch 12 hin gedrückt werden, kann der Reibbelagring 102
von Hand zum Eingriff mit der Reibfläche 34 gebracht werden, falls bei einer fluidbetätigten und federgelösten Kupplung
ein Fluiddruck-Verlust aufgetreten ist.
"· ·:· "--' ':- 3H6992
Die Außenumfangskante des kreisförmigen Körpers 88 des Kolbens ist mit einer Ringnut 108 zu sehen, in welche
ein O-Ring 110 zum Abdichten der Innenfläche des rechtwinkligen
Flansches 66 eingesetzt ist, um dadurch einen abgedichteten Zylinderhohlraum C zur Betätigung des Kolbens
zu schaffen. In dem Hohlraum 64 des Nabenabschnitts 62 ist
eine Drehlufteinheit 112 eingesetzt, in der eine Luftleitung
114 zum Hohlraum 64 führt, während von dem Hohlraum
'64 eine Luftleitung 116 wegführt.-Eine weitere Luftleitung 118 verbindet den axialen Hohlraum 64 mit dem Zylinderhohlraum
C. Die Abdichtung der Drehlufteinheit in dem axialen Hohlraum 64 geschieht über den O-Ring 120, und der Drehlufteinheit
112 wird Druckluft über einen Anschlußschlauch
122 zugeführt, der an eine (nicht gezeigte) Druckluftquelle angeschlossen ist. Die Drehlufteinheit wird in dem axialen
.Hohlraum mittels eines Rings 124 gehalten, der an den
kreisförmigen Wandabschnitten 65 durch Schrauben 126 befestigt ist und an einer Schulter 128 der Drehlufteinheit anliegt.
Die Luftleitung 116 wird bei dem Aufbau von.luftbetätigten
und federgelösten Gebläsekupplungen nach Fig. 8 und 9
nicht benutzt, jedoch bei der federbetätigten und fluidgelösten Gebläsekupplung nach Fig. 10 und 11 benutzt, wie
später erläutert wird. Falls die Leitung 116 nicht benutzt
wird,-wird sie durch einen Stopfen abgedichtet. Die Luftleitung
118 wird wiederum in der federbetätigten und fluidgelösten
Gebläsekupplung nach Fig. 10 und 11 nicht benutzt und in diesem Falle ebenfalls mit einem Stopfen abgedichtet.
Wie in Fig. 1,8 und 10 der Zeichnung gezeigt, werden Gebläseflügel
130 jeweils mit einer Schraube 82 an dem Gebläseflügel-Montagering
70 befestigt, und zwar wird diese Schraube 82
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in die Gewindebohrung 86 des Montagerings 70 eingeschraubt. Dadurch·können der Gebläseflügel-Montagering 70 und die Gebläseflügel
130 ohne Zerlegen der Kupplung entfernt werden.
In Fig. 8 und 9 wird die Moduleinheit M zum Aufbau einer
luftbetätigten und federgelösten Gebläsekupplung benutzt, und zu diesem Zweck wird eine zentral angeordnete Wendelfeder
in Axialrichtung auf den vergrößerten Zentralnabenabschnitt aufgezogen. Sie stützt sich einerseits an dem Ring 58 und andererseits
an der erweiterten Innenkante 133 des Kolbens ab, so daß der Reibbelag 102 des Kolbens von dem Reibflansch 32
weggedrängt wird. Der Kolben 90 wird in Axialrichtung zum Eingriff des daran befindlichen Reibbelags 102 mit dem Reibflansch
32 dadurch bewegt, daß Luftdruck durch die Luftleitungen 114 und 118 in den Zylinderhohlraum C eingeführt wird, wobei,
wie bereits bemerkt, die Luftleitung 116 durch einen Stopfen verschlossen sein muß. Dabei wird über den angetriebenen
Flansch 16 ein Antriebs-Drehmoment auf den Reibflansch 32 mit seiner Reibfläche 34 übertragen. Der in dem Zylinderhohlraum
C wirkende Luftdruck, der durch die Drehlufteinheit 112 über die Leitungen 114 und 118 ankommt, bewegt den Kolben
gegen die Wirkung der Feder 132, bringt den Reibbelag 102 zur Anlage mit der Reibfläche 34, so daß eine Bewegung
der Gebläseflügel über die rechtwinkligen Flansche 66 und den kreisförmigen Wandabschnitt 65 eingeleitet wird, die
mit dem Kolben 90 über die Drehmoment-Übertragungsstifte 84 verbunden sind. Wenn der Luftdruck aus dem Zylinderhohlraum C
entlastet wird, drückt die Rückholfeder 132 den Reibbelag 102 von der Reibfläche 34 ab, so daß die Gebläseflügel 130
nicht mehr angetrieben werden. Wird gemäß Fig. 10 und 11 unter
Benutzung der gleichen Moduleinheit M eine federbetätigte,
fluidgelöste Gebläsekupplung aufgebaut, so wird in jede
/" "· "-;- 3H6992
Paarung aus Vertiefungen 98 und 100 eine Wendelfeder 134 ein-.gesetzt,
die den Reibbelag 102 in Eingriff mit der Reibfläche
34 des Reibflansches 32 drückt, so daß wieder eine Antriebsverbindung über die Drehmomentübertragungsstifte 84 zu den
Gebläseflügeln-130 erzeugt wird. Bei diesem Aufbau ist ein
Ring-Bauteil 140 auf den Nabenabschnitt 62 aufgesetzt, der
mittels eines O-Rings 142 in einer Innenringnut 144 gegenüber dem Nabenabschnitt 62 und mittels eines in eine Außenringnut
150 eingesetzten O-Rings 148 gegen den Kolben abgedichtet
ist, so daß dort ein weiterer Zylinderhohlraum Ca gebildet ist. Wenn die Drehung der Gebläseflügel 130 angehalten
werden soll, wird der Drehlufteinheit 112 über die Leitung
122 Druckluft zugeführt, und diese gelangt durch die Leitungen .114 und 116 (die Luftleitung 118 ist in diesem Falle durch
einen Stopfen verschlossen) in den Zylinderhohlraum Ca1
so daß der Kolben 90 sich in Fig. 10 nach rechts bewegt und den Reibbelag 102 von der Reibfläche 34 des Reibrings
32 löst. Damit endet der Antrieb für die Gebläsefiügel.
o/
L e e r s e i t e
Claims (7)
1. Modulare Einheit zur Verwendung bei einer fluidbetätigten
und federgelösten sowie einer federbetätigten und fluidgelösten
Gebläsekupplung, gekennzeichnet durch
(a) eine äußere Hohlnabe (26), die in
(b). einen sich radial erstreckenden ringförmigen Reibflansch (32) übergeht,
(c) Einrichtungen (10, 14, 18) zum Anbringen der äußeren
Nabe (26) an einer Antriebswelle (16, 20),
(d) eine innere zentrale Nabe (46),
(e) Einrichtungen (40, 44) zum drehbaren Anbringen der äußeren Hohlnabe (26) an einem inneren Abschnitt der
inneren Zentralnabe (46),
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(f) wobei die innere Zentralnabe in einen vergrößerten
zentralen Abschnitt (62) übergeht, welcher wiederum in
(g) einen radial angeordneten kreisförmigen Wandabschnitt
(65) übergeht, der wiederum in einer Reihe von mit "Abstand voneinander angeordneten rechtwinkligen
Flanschen (66) endet,
(h) einen ringförmigen Kolben (90.),
(i) Einrichtungen (84, 86, 87) zum Anbringen des Ringkolbens (90) an dem vergrößerten Zentralabschnitt
(62) der inneren Zentralnabe (46), -
(j) Einrichtungen (70, 76, 82) zum Anbringen einer Reihe von Gebläseflügein (13O) an der radial angeordneten
Kreiswand (65),
(k) einen Reibbelagring (102) an dem Ringkolben (90),
(1) Einrichtungen (112, 114, 116, 118). zum Einführen von Druckfluid in Räume vor bzw. hinter dem Ringkolben,
zur Erzielung einer Axialbewegung desselben an der inneren Zentralnabe, und ·
(m) in der Einheit angeordnete Federeinrichtungen (132;
.134) zur Federkraftbeaufschlagung des Kolbens (90) in Axialrichtung an der inneren Zentralnabe (46).
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Anbringen der Außennabe (26) an einer Antriebswelle (20, 16) einen an der Nabe angebrachten
Ringflansch (12) enthält.
3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zum drehbaren
... .:. -.-■ .:. 3H6992
Befestigen der äußeren Hohlnabe (26) an einem inneren Abschnitt der inneren zentralen Nabe (46) zwei dazwischen
angeordnete Lager (40, 44) umfaßt, wobei eines (40) der Lager im wesentlichen radial mit dem Ring-Reibflansch
(32) ausgerichtet ist.
4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anbringen
des Ringkolbens (90) an dem zentralen Abschnitt der inneren Zentralnabe (46) eine Reihe von mit Abstand
voneinander angeordneten Drehmoment-Ubertragungsstiften (84) umfaßt, die mit einem Endabschnitt in dem kreisförmigen
Wandabschnitt (65) befestigt sind und mit dem anderen■Endabschnitt gleitbar mit dem Ringkolben (90)
verbunden sind.
5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anbringen
einer Reihe von Gebläseschaufeln (130) an der radial angeordneten Kreiswand (65)
(a) einen Ring (70) mit einer Reihe von davon abstehenden .Gebläseschaufeln (130) und
• (b) Einrichtungen (76, 82) zum Sichern des Ringes an
den rechtwinkligen Flanschen (66) des kreisförmigen Wandabschnittes (6 5) enthalten.
6. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e kennz
ei chnet, daß die Federeinrichtung eine
axial an dem vergrößerten zentralen Abschnitt (62) angebrachte Wendelfeder (132) ist, die sich auf der einen
Seite gegen die Einrichtung (40, 44) zum drehbaren Befestigen der äußeren Hohlnabe (26) an der Zentralnabe (46)
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und an der anderen Seite an dem Ringkolben (90) abstützt, um diesen und den daran befindlichen ringförmigen Reibbelag
(102) von dem ringförmigen Reibflansch (32) zum Lösen der Kupplung bei einer fluidbetätigten und federgelösten
Kupplung wegzudrängen. (Fig. 8)
7. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung eine
Reihe von mit Abstand voneinander angeordneten, zwischen den Ringkolben (90) und die radial angeordnete Kreiswand
(65) eingesetzte Wendelfedern (134) umfaßt, um den Kolben (90) und den darauf befindlichen ringförmigen Reibbelag
(102) in Eingriff mit dem Ring-Reibflansch (32) zum Betätigen
der Kupplung bei einer federbetätigten, fluidgelösten
Kupplung zu drücken. (Fig. 10)
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DE (1) | DE3146992C2 (de) |
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