DE3201140A1

DE3201140A1 - Geblaesekupplung

Info

Publication number: DE3201140A1
Application number: DE19823201140
Authority: DE
Inventors: Hugh K. 55105 St. Paul Minn. Schilling
Original assignee: Horton Industries Inc
Current assignee: Horton Industries Inc
Priority date: 1981-07-06
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1983-01-20
Also published as: AU545526B2; US4427102A; BE893062A; JPS6233456B2; GB2101241A; AU8558482A; DE3201140C2; SE8202930L; BR8202913A; GB2101241B; JPS588832A; MX156165A; ES8302233A1; CA1189463A; SE454376B; IT8267316A0; IT1155141B; FR2508998B1; FR2508998A1; ZA823658B

Description

. 5.

Die Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Kupplung mit einem Zylinder, in dem ein Betätigungskolben angeordnet ist und bezieht sich insbesondere auf die Abdichtung des Betätigungskolbens gegenüber dem Zylinderinnenraum.

Bei bekannten Kupplungen wird als Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder ein in eine Ringnut eingesetzter O-Ring verwendet, der die Innenwand des Zylinders, in dem der Kolben zu bewegen ist,berührt. Bei der Verwendung von O-Ringen müssen enge Toleranzanforderungen an die Nut, die Ringe und außerdem eine gute Oberflächenbearbeitung der durch den O-Ring berührten Zylinderfläche gewährleistet sein. Zusätzlich erzeugt der O-Ring eine axiale Reibung bei der Gleitbewegung des Kolbens.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungskolben-Abdichtung zu schaffen, die vergleichsweise reibarm ist und eine verbilligte Herstellung mit größeren möglichen Toleranzwerten erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Anbringen eines kreisförmigen elastischen Blasen- oder Membranelementes (bladder member), das so zwischen Kolben und Zylinder angebracht ist, daß der durch den Kolben und Zylinder gebildete Druckeinführungsraum abgedichtet wird, und die Abdichtung bei einer Bewegung des Kolbens im Zylinder aufrechterhalten bleibt. Durch diesen Aufbau ergibt sich eine geringstmögliche Axialreibung bei der Bewegung des Zylinders, der Aufbau ist einfach und die Herstellungskosten werden gesenkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Endansicht einer durch Fluidkraft beaufschlagbaren, durch Federkraft lösbaren Gebläsekupplung mit einer Antriebswelle,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Kupplung A enthält einen kreisförmigen Befestigungsabschnitt 12, der wiederum einen Ringflansch 14 aufweist. Dieser ist mit einer Reihe von mit Abstand angebrachten Bohrungen 16 zum Anschrauben des Befestigungsabschnittes 12 an eine Keilriemenscheibe S mit Hilfe von Schraubbolzen 18 ausgestattet.

Die Keilriemenscheibe S stellt eine Ausführungsform eines Antriebsteiles dar und ist an dem Antriebs-Wellenstummel 20 angebracht, der auf übliche Weise in dem Motorblock B zur Drehung gebracht wird, wodurch auch die Riemenscheibe und die· Befestigung 12 in Drehung versetzt werden. Der Flansch 14 geht radial nach innen in eine Nabe 22 über, die eine Axialbohrung 24 enthält, welche wiederum in eine Zwischen-Axialbohrung 2 6 und in die (in bezug auf die Kupplung) innenliegende Axialbohrung 2 8 übergeht. Das innere Ende der Nabe 22 trägt eine Außenverzahnung oder -verrippung 29.

An der Nabe 22 ist ein äußerer Ringeinschnitt 30 ausgebildet, in welchen der Innenlauf 32 eines Doppelkugellagers eingesetzt ist. Ein erster äußerer Mantelabschnitt 36 weist eine Ringnabe 38 auf, in welchem ein Innenringeinschnitt vorgesehen ist, in den der Außenlauf 42a des Kugellagers \34 eingesetzt ist. Die Nabe 38 geht in den radial erweiterten Gehäuseabschnitt 42 über, der wiederum in einen rechtwinkligen, abgesetzten Flansch 4 4 ausläuft. In den Ringeinschnitt 40 ist eine Ringnut 46 eingeschnitten, in welchen ein Federring 4 8 eingesetzt ist, der gegen den Lager-Außenlauf 42 anliegt und diesen abstützt.

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Ein Reibflansch 50 ist als ein Ring-Körper 52 ausgebildet mit einem Durchmesser, der geringer als der des Ringflansches 44 ist. Der Flanschkörperabschnitt 52 geht in Radialrichtung nach innen in die mit Innenverzahnung versehene Axialöffnung 54 über, und diese Verzahnung steht in Eingriff mit der Verzahnung 29, so daß der Flansch 50 ein Drehmoment von der Nabe 22 erhält. Der Flansch 50 ist mit einem Einschnitt 56 versehen, der eine Ringschulter 58 ergibt. Ferner ist eine Ring-Befestigungsmutter 60 mit einem Ringflansch 62 vorgesehen, die eine Innengewindebohrung 66 enthält und innerhalb des zylindrischen Flansches 50 sitzt.

Die äußere Axialbohrung 24 bildet bei ihrem Übergang zur Zwischenaxialbohrung 26 einen Absatz 68. Eine Schraube 70

in
erstreckt sich A3ie Bohrung 26 und ist in das Innengewinde 66 der Befestigungsmutter 60 eingeschraubt, während ihr Kopf an der Schulter oder dem Absatz 68 anliegt, wenn die Schraube festsitzt, so daß der Flansch 62 der Befestigungsmutter 60 an der Schulter 58 des Reibflansches 50 anliegt und der Reibflansch mit seinem Ringfortsatz 72 an den Innenlauf 32 des Lagers 34 angezogen ist.

Ein kreisförmig ausgestalteter Kolben 74 trägt an seiner nach innen gewendeten Fläche einen Reibmateriairing 76, der auf übliche Weise dort befestigt ist und dessen Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem des ringförmigen Reibflansches 50 ist. An der entgegengesetzten Fläche des Kolbens 74 ist ein Ringeinschnitt 78 ausgebildet, der eine Ringschulter 80 ergibt. Ein zweiter ringförmiger äußerer Gehäuseabschnitt 82 besitzt einen Ringflächenabschnitt 84, der radial nach außen in rechtwinklige getrennte Flanschabschnitte 86 übergeht.

Ferner ist eine kreisförmige Flächenplatte 88 vorgesehen, die eine Zylinderwand bildet und eine Reihe von mit Abstand angebrachten öffnungen 90 an ihrem Umfang enthält. Durch diese öffnungen werden Gewindebohrungen 91 freigegeben, die dazu dienen, als Zubehörteil zugelieferte Handbetätigungsschrauben 9 5 aufzunehmen, die beim Einschrauben in die Gewindebohrungen 91 den Reibring an dem Kolben zum Eingriff mit dem Reibflansch bringen, um, wenn kein Fluid vorhanden ist, die Kupplung zu betätigen. Die Flächenplatte .UiI: ein den ρ] .'iehcMi'ibschin U en 84 mit Hilfe von Schrauben bofosLigt, so daß ein Zylinderhohlraum C zwischen dem Kolben 74 und der Flächenplatte 88 gebildet wird. Ein kreisförmiges elastisches Gummimembran-Element 93 ist vorgesehen und an seinem Außenumfang zwischen die Flächen 84 und die Flächenplatte 88 mit Hilfe der Schrauben 92 eingespannt, so daß der Zylinderhohlraum C an seiner Außenkante abgedichtet wird. Die Membran ist so ausgebildet, daß eine Falte oder ein Überschlag 94 dem Umfang benachbart ausge bildet ist, um eine Ausdehnung aufzunehmen und die Axialbewegung des Kolbens 74 auszugleichen. Bei der Bewegung des Kolbens 74, wie später beschrieben, dehnt sich die Membran und hält die Abdichtung des Zylinderhohlraums C aufrecht.

Der Kolben 74 ist so angebracht, daß er sich axial bewegen kann, und dazu dienen eine Reihe von mit Abstand angeordneten Stufenstiften 96, die mit dem Endabschnitt 98 mit kleinerem Durchmesser in Bohrungen 100 des Kolbens eingepreßt sind, wobei die größeren Endabschnitte 102 gleitend in Büchsen 104 sitzen, welche jeweils in eine Bohrung 106 in dem Flächenabschnitt 84 eingepreßt sind. Die Ringschulter 80 des Kolbens gleitet längs der inneren Ringschulter 108 des Ringflächenabschnittes 84.

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Die kreisförmige Flächenplatte 88 ist mit einer Axialbohrung 110 versehen, die nach außen zu in eine vergrößerte Äxialbohrung 112 ausläuft, so daß eine Ringschulter 114 gebildet wird, gegen die ein O-Ring 116 anliegt, der einen Dichteingriff mit einer üblichen stationären Drehlufteinheit 118 bildet, so daß der Zylinderhohlraum C vollständig abgedichtet wird. Die Drehlufteinheit 118 wird durch einen Anschlagring 120 in den Bohrungen 110 und 112 gehalten, der mit Schrauben 124 an der Flächenplatte 88 befestigt ist. Die Drehlufteinheit 118 besitzt eine Auslaßbohrung 126, um Druckfluid in den Zylinderhohlraum C einzuführen., das von einer (nicht dargestellten) Quelle über die Versorgungsleitung 128 zugeführt wird.

Die Flanschabschnitte 86 sind mit dem rechtwinkligen Flansch 44 mittels einer Reihe von Schrauben 130 verbunden, die durch Bohrungen 132 in den Flanschabschnitten 86 und Bohrungen 134 in dem Flansch 44 durchgesteckt und mit einer Mutter und Beilagscheiben gesichert sind. Die Schrauben dienen gleichzeitig als Befestigungen eines Gebläseflügel-Ringes 136, von welchem mit Abstand Gebläseflügel BL in Radialrichtung abstehen.

Der Ringflansch 44 ist mit einer Reihe von mit Abstand angebrachten Sackbohrungen 138 versehen, die jeweils ein Ende einer Rückhol-Wendelfeder 140 aufnehmen., deren andere Enden in einen Einschnitt 142 in jeweils einem von mit Abstand angeordneten Flanschen 144 sitzen, die in Radialrichtung von dem kreisförmigen Kolben 74 nach außen abstehen (Fig.3), so daß, falls kein Druckfluid in dem Zylinderhohlraum C den Kolben 74 in Fig. 2 und 3 nach links drückt, der Reibbelagring 76 außer Eingriff mit dem Reibflansch 50 gedrängt wird.

In Fig. 2 und 3 ist der Reibring des Kolbens außer Eingriff mit dem ringförmigen Reibflansch 50 unter Einwirkung der Rückholfedern 140 dargestellt. Sobald der Wellenstummel 20

in Drehung vorsetzt: iüt und die Verbindung über die; Riemenscheibe S mit der Befestigung 12 hergestellt ist, wird die Befestigung 12 in Drehantrieb versetzt, und der Reibflansch 50 dreht sich ebenfalls. Wird nun Druckfluid durch die Lufteinheit 118 und die Auslaßbohrung 126 in den Zylinderhohlraum C eingeführt, bewegt sich der Kolben 74 in Axialrichtung gemäß der Darstellung nach links, und der Reibbelagring 76 kommt in Eingriff mit dem Reibflansch 50 gegen die Wirkung der Rückholfedern 140. Dadurch wird der Mußere Mantelabschnitt .i(j und lino Mant e 1 tjeln'iur.e 82 mit den daran bof ind] ichen Clebläscflütjeln in Drehung versetzt. Sobald der Fluiddruck entlastet wird, lösen die Federn 140 den Reibbelagring 76 aus dem Eingriff mit denn Reibflanscli 50, und die Drehung der Gebläseflügel endet auf diese Weise. Bei manchen Anwendungsfallen kann der Antriebswellenstummel 20 einfach als Lagerwelle dienen, und die Drehmomentzuführung zur Befestigung 12 geschieht dann über einen Keilriemen über die Riemenscheibe S, an der die Befestigung 12 angebracht ist.

!■"alls die Druckfluid-Zuführung unterbrochen oder die Abdichtung des Zylinderhohlraumes C beschädigt ist, werden die in Fig. 3 dargestellten Handbetätigungsschrauben 95 in die dafür vorgesehenen Gewindebohrungen 91 in den Flanschabschnitten 84 eingeschraubt, und auf diese Weise wird durch die Schraubenenden der Kolben 74 mechanisch nach links verschoben, so daß ein Eingriff des daran angebrachten Reibringbelages 76 mit dem Reibflansch erzielt wird, so daß der Kupplungseingriff auch ohne Druckfluid erzielt werden kann.

Der beschriebene Membranaufbau kann statt in der dargestellten Weise bei einer Gebläsekupplung auch bei anderen Kupplungs- und Bremsenaufbauten eingesetzt werden, bei denen eine Drucksteuerung über einen Zylinderhohlraum mit bewegbarem Kolben erfolgt und eine Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Zylinder erforderlich ist. Der sich durch die Membran ergebende Vorteil besteht darin, daß eine minimale

Axialreibung auftritt, so daß die Drehmoment-Uberleitung der Kupplung oder Bremse unmittelbar den Fluiddruckändcrungen im Zylinderhohlraum folgen kann. Bei dom beschriebenen Membranaufbau tritt keine Verkeilung des O-Ringes in dem Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand infolge des im Zylinderhohlraum C herrschenden Fluiddruckes auf. Damit wird auch die Verkeilung des O-Ringes, die zu einer Verzögerung der Beaufschlagung oder Lösung der Kupplung bzw. Bremse führen kann, hinfällig. Die Kupplung bzw. Bremse lolgt damit besser dem aufgebrachten Fluiddruck.

Die im Anspruch 5 definierte Betätigungseinrichtung und die in den Ansprüchen 6 und 7 definierte Reibung.seinrichtung haben gegebenenfalls auch unabhängig von der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kupplung Bedeutung.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Fluidbetätigte, federgelöste Gebläsekupplung, g e k e η η zeichnet durch

(a) einen ringförmigen Montageflansch (12) zur Verbindung mit einer angetriebenen Leistungs-Drehquelle (20,S),

(b) der in eine Nabe (22) ausläuft,

(c) einen ringförmigen Reibflansch (50),

(d) Verbindungsmittel (29,72,64,70) zwischen dem Ringreibflansch und der Nabe,

(e) einen ersten äußeren Mantelabschnitt (36),

(f) Einrichtungen (34) zum drehbaren Anbringen des ersten, äußeren Mantelabschnittes an der Nabe,

(g) einen zweiten äußeren Mantelabschnitt (82) mit daran angebrachten Gebläseflügeln (BL),

(h) Einrichtungen (130) zur drehfesten Verbindung der beiden Mantelabschnitte,

MANlTZ ■ FINSTERWALD ■ HEYN ■ MORGAN ■ BOOO MÖNCHEN 22 ■ ROBERT-KOCH-STRASSE1 TEL. (089) 224211 TELEX 05-29672 PATMF

QRÄMKOW · ROTERMUND ■ 7000 STUTTGART BO (BAD CANNSTATT) SEELBERGSTR. 23/25 TEL (0711) S6 72 61 ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN · MÖNCHEN · KONTO-NUMMER 7270 POSTSCHECK:^IUNCHEN 77062-805

(i) eine kreisförmige Fläühenplatte (88),

(j) Befestigungseinrichtungen (92) für die Flächenplatte an dem zweiten äußeren Mantelabschnitt,

(k) einen kreisförmigen Kolben (74),

(1) mit einem daran angebrachten Reibbelagring (76),

(m) Einrichtungen (96,104) zur axialen Gleitanbringung des Kolbens an und innerhalb des zweiten äußeren Mantelabschnittes, axial vor der Flächenplatte, wodurch ein Zylinderhohlraum (C) zwischen Kolben und Flächenplatte gebildet wird,

(n) ein kreisförmiges elastisches Membranelement (93),

(o) Befestigungseinrichtur.gen für die Umfangskante des kreisförmigen nachgiebigen Membranelementes zwischen dem zweiten äußeren Mantelabschnitt und der Flächenplatte, wodurch das elastische Element an dem Kolben anliegend, der Flächenplatte gegenüber gehalten wird,

(p) Federeinrichtungen (140),

(q) Anbringungseinrichtungen (138,142,144) für die Federn zwischen dem ersten äußeren Mantelabschnitt und dem Kolben, um den Reibbelagring an dem Kolben außer Eingriff mit dem Reibflansch zu bringen,

(r) Zuführungseinrichtungen (118,126, 128) zum Einführen von Druckfluid zwischen die Flächenplatte und das nachgiebige Element, um gegen die Wirkung der Federn den Reibbelag in Eingriff mit dem Reibflansch zu bringen und dadurch die äußeren Mantelabschnitte und die daran befindlichen Gebläseflügel drehend anzutreiben.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen zwischen dem Ringreibflansch (50) und der Nabe (22) folgende Teile umfassen:
(a) eine in die Nabe eingesteckte Schraube (70) und eine Befestigungsmutter (60) in Eingriff mit dem Reibflansch.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die den ersten äußeren Mantelabschnitt (36) an der Nabe (22) des Befestigungsteiles drehbar verbindenden Mittel darin bestehen, daß

(a) der erste äußere Mantelabschnitt eine radial außerhalb der Montageflanschnäbe (22) ausgebildete Nabe (38) besitzt, und

(b) daß zwischen den beiden Nabenausbildungen ein Lager angebracht ist.
4. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum gleitbaren Anbringen des Kolbens (74) an und innerhalb des zweiten äußeren Mantelabschnittes (82), axial gegenüber der Flächenplatte (88) darin bestehen, daß an dem Kolben eine Ringschulter (80) ausgebildet ist, die an einer Innenringschulter (108) des zweiten Außenmantelabschnittes gleitet.
5. Kupplung mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine kreisförmige Wand (88) und ein kreisförmiger Kolben (74) vorgesehen sind, daß eine Einrichtung zum Anbringen der Wand und des Kolbens in der Weise, daß ein kreisförmiger Zylinderhohlraum (10) gebildet wird, vorgesehen ist, wobei der Kolben an der Anbringungseinrichtung relativ zur kreisförmigen Wand verschiebbar ist, daß eine kreisförmige, elastische Membran (93) zwischen der

Wand (88) und dem Kolben (74) eingesetzt und an seiner Umfangskante zwischen der Anbringungseinrichtung und der Zylinderwand zur Abdichtung des Zylinders befestigt ist.
6. Kupplung mit einer Reibungseinrichtung mit· einer Reibfläche (52) an einem kreisförmigen Reibflansch zur Drehung und zum Eingriff mit einem an einem kreisförmigen Kolben (74) befestigten Reibbelagring, wobei der Kolben in einem Zylinder (C) gleitbar angebracht ist, und ein Element zum Abdichten des Zylinders vorgesehen ist, der Kolben an und in einem Gehäuse (36,82) zum Drehantrieb des Gehäuses bei in Eingriff mit dem Reibflansch befindlichen Reibbelagring angebracht ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Abdichtteil eine kreisförmige nachgiebige Membran (93) ist, die an ihrem Umfangsabschnitt mit dem Umfangsabschnitt des Zylinders (C) verbunden ist und zur Anlage an dem Kolben und zur Bewegung mit diesem ausgelegt ist, wenn in den Zylinderhohlraum (C) Druckfluid eingeführt wird.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Membran eine Ringfalte (94) in der Nähe des Umfangs ausgebildet ist, um eine Dehnung der Membran zu erlauben.