DE3521731A1

DE3521731A1 - Pneumatisch loesbare reibungskupplung fuer einen kompressor einer bremsanlage eines schwerfahrzeugs

Info

Publication number: DE3521731A1
Application number: DE19853521731
Authority: DE
Inventors: Pier Carlo San Donato Milanese Mailand/Milano Boffelli
Original assignee: Baruffaldi Frizioni SpA
Current assignee: Baruffaldi Frizioni SpA
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1985-06-18
Publication date: 1985-12-19
Also published as: GB8515030D0; GB2162597A; GB2162597B; US4657127A

Description

'ΤΙ Beschreibung

Schwere Kraftfahrzeuge wie z.B. Omnibusse und dergl. haben eine Bremsanlage oder andere pneumatisch betätigte Einrichtungen, mit einem Kompressor, welcher über ein Getriebe, zumeist ein Zahnradgetriebe, vom Motor des Fahrzeugs angetrieben ist und dazu dient, den notwendigen Arbeitsdruck der pneumatischen Anlage aufrecht zu erhalten.

_T0 Solange für das Bremsen keine Druckluft verbraucht wird, wird der in der Anlage vorhandene Überdruck gewöhnlich über ein automatisches Entlastungsventil abgelassen. Eine größere Wirtschaftlichkeit läßt sich jedoch dadurch erreichen, daß der Antrieb des Kompressors jeweils unterbrochen wird,

, r. wenn der Druck in der pneumatischen Anlage seinen Höchst-Ib

wert erreicht hat, wobei der Antrieb des Kompressors nur dann eingeschaltet wird, wenn dies zur Wiederherstellung des Arbeitsdrucks in der Bremsanlage notwendig ist. Auf diese Weise ist eine spürbare Kraftstoffersparnis erzielbar, da der die Leistung des Motors mindernde Antrieb des

Kompressors jeweils nur so lange erfolgt wie zum Ausgleich des durch Bremsen hervorgerufenen Druckluftverbrauchs notwendig ist, so daß kein Überdruck abgelassen zu werden braucht.

Zu diesem Zweck wurden bereits Kompressoren mit pneumatisch betätigbaren Reibungskupplungen ausgerüstet. Bekannte Aus-• führungen sind jedoch sehr aufwendig und erfordern erhebliche Änderungen der Konstruktion eines Kompressors für die Unterbringung der Kupplung, so daß der Kompressor dann viel

®Q Platz beansprucht. Darüber.hinaus ergeben sich beträchtliche Biegebelastungen an der Welle des Kompressors sowie überhöhte Belastungen an den Lagerstellen der Welle aufgrund des verlängerten Hebelarms, an welchem vom Antriebszahnrad ausgehende Radialbelastungen angreifen. Dies macht in vielen Fällen eine überdimensionierung der Welle des Kompressors und ihrer Lagerungen notwendig.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer pneu-

matisch lösbaren Reibungskupplung für die Bestückung von über ein Zahnradgetriebe eines Fahrzeugs direkt antreibbare Kompressoren, wobei eine solche Kupplung so weit verkleinerte Abmessungen haben soll, daß sie nur begrenzte Radialbelastungen auf die Welle des Kompressors überträgt.

Bei einer pneumatisch lösbaren Reibungskupplung für die Antriebsverbindung eines Kompressors ist dieses Ziel gemäß der Erfindung erreicht durch eine auf der Welle eines Kompressors befestigbare, mit einem Flansch versehene Buchse, durch ein mit einem Ende drehbar auf der Buchse gelagertes Antriebsteil, welches außerdem in einem äußeren Gehäuse der Kupplung gelagert ist und am anderen Ende eine Welle für die Befestigung eines Zahnrads od. dergl. für die Antriebsübertragung zum Kompressor aufweist, durch eine axialverschieblich und unverdrehbar mit dem Flansch der Buchse verbundene, eine Verzahnung aufweisende Trommel, durch ein Paket von Kupplungsringen, welche einander abwechselnd unverdrehbar mit dem Antriebsteil und der Trommel verbun-

den sind und durch zwischen dem Flansch und der verschieb-20

liehen Trommel wirksame elastische Einrichtungen in gegenseitige Anlage belastet sind, und durch einen den elastischen Einrichtungen entgegengesetzt wirksamen Kolben, welcher zum Aufheben der von den elastischen Einrichtungen auf das Paket ausgeübten Belastung betätigbar ist.

In einer speziellen 'Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Ringkolben einen unverdrehbar und axialverschieblich gehalterten Druckring vorzugsweise der Wirkrichtung weiterer elastischer Einrichtungen entgegengesetzt beaufschlagt, so daß der Druckring bei Betätigung des Kolbens in Anlage an der verschieblichen Trommel bringbar ist. Das Antriebsteil ist in seinem mittleren Bereich in einem vom äußeren Gehäuse der Kupplung getragenen Drehlager und an einem Ende mittels eines von der mit dem Flansch versehenen Buchse getragenen Drehlagers gelagert, wobei der Abstand zwischen den beiden Drucklagern relativ zu der Befestigungsstelle des Zahnrads so gewählt ist, daß die radialen Belastungen der Welle des Kompressors im wesentlichen

gleich den vom Zahnrad übertragenen radialen Belastungen oder kleiner sind als diese.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform c einer pneumatisch lösbaren Reibungskupplung für die Antriebsverbindung eines Kompressors ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß sie einen in Axialrichtung beweglich in einer in einem Sockel eines äußeren Gehäuses der Kupplung gebildeten Kammer geführten Ringkolben aufweist, daß der Kolben eine Stirnfläche hat;,- welche einer unverdrehbar mit einer die Reibungskupplung tragenden Welle des Kompressors verbundenen Trommel.:gegenübersteht, daß die Trommel unter Einwirkung von elastischen Einrichtungen ein Paket von Kupplungsscheiben unter Kompression hält, welche im

,_ komprimierten Zustand eine aus der Reibungskupplung hervor-ο

stehende und Einrichtungen für die antriebsübertragende Verbindung mit einem Motor für den Antrieb des Kompressors tragende Welle antriebsübertragend mit einem auf der Welle des Kompressors befestigten Element verbinden, und daß der

Ringkolben in seiner Kammer frei drehbar ist und im betä-. ZO

tigten Zustand die Trommel mit seiner Stirnfläche in einer derjenigen der elastischen Einrichtugnen entgegengesetzten Wirkrichtung beaufschlagt. Der Ringkolben ist hier mit radialem Spiel in der Kammer geführt, wobei die Abdichtung

__ zwischen den jeweiligen zylindrischen Innen- und Außen-25

flächen des Kolbens und der Kammer mittels Toroid-Dichtungsringen bewerkstelligt ist.

Die die Trommel beaufschlagenden elastischen Einrichtungen sind in Form von Federn, vorzugsweise Tellerfedern ausge-

^⁰ führt, welche eine zur Ausübung einer für die Übertragung des Antriebs von der Welle der Kupplung durch Reibung auf die Welle des Kompressors ausreichenden Belastung auf das Kupplungsscheibenpaket ausreichende axiale Vorspannung haben, und deren gemeinsame elastische Verformbarkeit aus-

reicht, daß die Scheiben des Kupplungspakets im komprimierten Zustand der Federn frei drehbar sind.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand

if me

der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht

einer Reibungskupplung in einer ersten Ausführungsc form der Erfindung und

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Reibungskupplung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

-₀ Fig. 1 zeigt in schematisierter Darstellung einen Kompressor 1 und ein Zahnrad 2, welche über.eine Reibungskupplung 3 antriebsübertragend miteinander verbindbar sind.

Zu der Reibungskupplung gehört eine Buchse 4 mit einer konischen Bohrung für die Aufnahme einer Antriebswelle 5 des strichpunktiert dargestellten Kompressors 1, auf welcher sie mit einer überwurfmutter 6 befestigt ist. Die Buchse 4 bildet einen Innenring für ein Nadellager 7, auf welchem ein Antriebsteil 8 gelagert ist. Dieses hat ein konisches Endstück 9, auf welchem das Zahnrad 2 befestigt ist.

Das Antriebsteil 8 ist außerdem in einem Lager 10 gelagert, welches von einem äußeren Gehäuse 11 der Kupplung getragen wird. Das Gehäuse 11 ist über einen Sockel 12 fest mit dem Gehäuse des Kompressors 1 verbunden und hat eine Außenverzahnung 13 für den Eingriff der Innenverzahnung von Kupplungsringen 14a eines Kupplungspakets 14.

Die Buchse 4 hat einen Flansch 4a mit einer Außenverzah-

nung für die antriebsübertragende Verbindung mit einer 30

schwimmend gehalterten Trommel 15, welche außerdem antriebsübertragend mit Kupplungsringen 14b des Kupplungspakets 14 verbunden ist. An einem Ende enthält die Trommel 15 einen Haltering 16, an welchem sich das Kupplungspaket 14 abstützt. Zwischen der Trommel 15 und dem Flansch 4a sind 35

auf Bolzen 18 geführte Federn 17 angeordnet, welche das Kupplungspaket 14 unter Druckbelastung halten, so daß es den Antrieb zum Kompressor übertragen kann.

Kv

Der Sockel 12 des Gehäuses 11 bildet eine Kammer 20 für die Aufnahme eines Ringkolbens 19, welche über einen Anschluß 21 gespeist ist. Der Kolben 19 beaufschlagt einen Druckring 22 in einem der Wirkrichtung von auf Schraubbolzen geführten Federn 23 entgegengesetzten Sinne. Die Schraubbolzen 24 sind fest mit dem Sockel 12 verbunden und dienen außerdem dazu, den Druckring 22 gegen Verdrehung zu sichern. Die Schraubbolzen 24 können auch in Form von vorwärts am Sockel 12 hervorstehenden, mit diesem einstückigen Vorsprüngen ausgeführt sein, welche den Druckring 22 axialverschieblich und unverdrehbar führen. Solange die Kammer 20 nicht mit Druckluft gespeist ist, werden die Kupplungsscheiben 14a und 14b unter Einwirkung der Federn 17 in gegenseitiger Druckanlage gehalten, so daß der Kompressor über das antriebsübertragend mit einem Motor verbundene Zahnrad 2 angetrieben wird. Bei einer Speisung der Kammer 20 mit Druckluft beaufschlagt der Kolben 19 über den Druckring 22 die Trommel 15 und verschiebt diese, so daß sich die Kupplungsscheiben 14a und 14b voneinander lösen, wodurch sich das Antriebsteil 8 frei drehen kann und der Kompressor 1 stehen bleibt. Wie man bei Betrachtung von Fig. 1 erkennt wird die rechtwinklig zur Achse des Antriebsteils 8 auf das Zahnrad 2 einwirkende radiale Belastung durch die Lager 7 und 10 ausgeglichen, so daß die auf die Welle 5 des Kompressors übertragenen Querkräfte in Anbetracht der relativen Abstände zwischen den genannten Teilen im wesentlichen gleich denen sind, welche bei der direkten Befestigung des Zahnrads 2 auf der Welle 5, also ohne die Kupplung 3, aufträten. Ferner ist zu erkennen, daß der als statisches Teil ausgebildete Kolben 19 niemals mit rotierenden Teilen in Berührung kommt, da die von ihm ausgeübte Belastung über den Druckring 22 übertragen wird. Dieser ist so ausgebildet, daß er die beim Lösen der Kupplung zwischen ihm und der Trommel kurzzeitig auftretende Reibung zu ertragen vermag und ist zu diesem Zweck aus einem Werkstoff von ausreichender Festigkeit gefertigt.

Der Druckring 22 greift am Abtriebsteil der Reibungskupp-

lung an, d.h. die verschiebliche Trommel 15 kommt nach dem Angriff des Druckrings 22 daran aufgrund des dadurch bewirkten Lösens der Kupplung und der im Kompressor auftretenden Widerstände in kürzester Zeit zum Stillstand. Die reibungserzeugende Bewegung des Druckrings 22 und der Trommel 15 relativ zueinander ist also von sehr kurzer Dauer, so daß zwischen der Trommel 15 und dem Druckring 22 kein Drucklager notwendig ist.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Reibungskupplung in einer besonders kompakten und einfachen und somit wirtschaftlichen Bauweise ohne Preisgabe der angestrebten und erzielten Vorteile.

Ein in Fig. 2 strichpunktiert dargestellter Kompressor 101 hat eine Welle 102, welche über eine Reibungskupplung 103 mit einem gleichfalls strichpunktiert dargestllten Zahnrad 104 verbunden ist. Das Zahnrad 104 dient der antriebsübertragenden Verbindung des Kompressors 101 mit dem Motor eines mit dem Kompressor ausgerüsteten Fahrzeugs.

Zu der Reibungskupplung 103 gehört eine Welle 105, welche in einem äußeren Gehäuse 106 gelagert ist. Dieses ist über einen Sockel 107 mit dem Kompressor 101 verbunden. Eine auf der Welle 102 des Kompressors 101 befestigte Buchse 108 trägt einen starr damit verbundenen Flansch 109, welcher an seinem äußeren Umfang eine Verzahnung 110 für den Eingriff mit einer Verzahnung 111 einer Trommel 112 aufweist. Die Verzahnung 111 befindet sich außerdem in Eingriff mit außenverzahnten Scheiben 113 eines Kupplungspakets 114, dessen innenverzahnte Scheiben 115 mit einer Außenverzahnung 116 eines Endstücks 117 der Welle 105 in Eingriff stehen. Die Welle 105 ist in der gleichen Weise wie anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben im äußeren Gehäuse 106 der Reibungskupplung gelagert.

Zwischen den Flansch 109 und die Trommel 112 ist ein Tellerfederpaket 118 eingesetzt, und das Kupplungspaket 114 stützt sich an der anderen Seite der Trommel 112 an einem

Haltering 119 ab.

Im Sockel 107 des Gehäuses ist ein Ringkolben 120 in einer ringförmigen Kammer 121 geführt, welche über einen Anschluß _B 122 mit Druckluft gespeist werden kann. Der Anschluß 122 hat ein Gewinde für die Verbindung mit einer pneumatischen Anlage für das Lösen der Reibungskupplung. Zwischen den seitlichen Wandungen des Kolbens 120 und den Seitenwänden der Kammer 121 im Sockel 107 ist ein gewisses Spiel vorhanden. Die Abdichtung ist mittels Toroid-Dichtungsringen 123, 124 in der Weise bewerkstelligt, daß die genannten Wände nicht miteinander in Berührung kommen und der Kolben nicht an axialen Bewegungen und Drehbewegungen gehindert ist.

Eine Stirnfläche 125 des Kolbens 120 steht einem einwärts gerichteten Rand 126 der Trommel 112 gegenüber, welcher außerdem einen dem Flansch 109 gegenüberstehenden Gegenhalt für das Tellerfederpaket 118 bildet.

Solange die Kammer 121 nicht mit Druck gespeist ist, bleibt die beschriebene Reibungskupplung unter Einwirkung der das Kupplungspaket 114 zwischen dem Flansch 109 und dem Stützring 119 unter Kompression haltenden Tellerfedern 118 im kraftschlüssigen Zustand. Zum Lösen der Kupplung wird die Kammer 121 über den Anschluß 122 mit Druck gespeist, so daß der Kolben 120 an dem sich gemeinsam mit der Welle 102 des Kompressors 101 drehenden Rand 126 der Trommel 112 angreift, um die Scheiben des Kupplungspakets 114 voneinander zu lösen, worauf der Kompressor zum Stillstand kommt.

Solange sich der Kolben 120 während des Lösens der Kupplung in Anlage am Rand 126 der Trommel 112 befindet, tritt kurzzeitig zwischen der Trommel und dem Kolben 112 bzw. 120 oder, wenn der Kolben 120 von der Trommel 112 mitgenommen

wird, zwischen dem Kolben 120 und seinem Sitz im Sockel 107 35

eine von den jeweiligen Reibungskoeffizienten sowie vom Arbeitsdruck des Kolbens abhängige Reibung auf, bevor der Kompressor durch seine innere Reibung und den Kompressions-

Αι-

widerstand zum Stillstand gebracht wird.

Die Drehung der genannten Teile relativ zueinander bleibt auf ein geringes Maß beschränkt und erreicht unter normalen c Betriebsbedingungen nicht einmal eine volle Umdrehung. Falls diese Drehung zwischen der Trommel 112 und dem Kolben 120 stattfindet, führt sie zu keinen nennenswerten Schaden an der Stirnfläche 125 des Letzteren. Bei einer Drehung des Kolbens relativ zu seinem Sitz ergeben sich ._ Dank der Abstützung des Kolbens durch die Dichtungsringe 123 und 124 keinerlei Schäden an den Unifangsflächen des mit Spiel in seinem Sitz geführten Kolbens, ohne daß die Standzeit der Dichtungsringe dadurch beeinträchtigt würde.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich in der Kupplung vorhandenes öl auf den sich relativ zueinander bewegenden Flächen und zwischen diesen verteilt und einen Schmierfilm bildet, welcher eine direkte gegenseitige Berührung verhindert und die entstehende Wärme abführt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeiepiele beschränkt, sondern erlaubt die verschfe'densten Änderungen und Abwandlungen derselben im Rahmen der erfindungsgemäßen Merkmale.

Claims

KADOR · KLLJ]>5KER · SCHMITT-NliSOV· HIRSCH: W' *: BVTENTANWÄLTE { '" " "' " *" "* EHR0PK.\MÄTKNTATT0«NE\S ^j K 22 732/7kl Baruffaldi Friziono S.p.A. Via Curiel, 15 San Donato Milanese (Milan) Italien Pneumatisch lösbare Reibungskupplung für einen Kompressor einer Bremsanlage eines Schwerfahrzeuge Patentansprüche «*·

1. Pneumatisch lösbare Reibungskupplung für die Antriebsverbindung eines Kompressors, gekennzeichnet durch eine auf der Welle (5, 102) eines Kompressors (1, 101) zu befestigende, mit einem Flansch (4a, 109) versehene Buchse (4, 108), durch ein mit einem Ende drehbar auf der Buchse gelagertes Antriebsteil (8, 9;105, 117), welches außerdem in einem äußeren Gehäuse (3, 106) der Kupplung gelagert ist und am anderen Ende eine Welle (9,105) für die Befestigung eines Zahnrads (2, 104) od. dergl. für die Antriebsübertragung zum Kompressor aufweist, durch eine axialverschieblich und unverdrehbar mit dem Flansch der Buchse verbundene, eine Verzahnung aufweisende Trommel (15, 112),durch ein Paket (14, 114) von Kupplungsringen, welche einander abwechselnd unverdrehbar mit dem Antriebsteil und der Trommel verbunden sind und durch zwischen dem Flansch

und der verschieblichen Trommel wirksame elastische Einrichtungen (17, 118) in gegenseitige Anlage belastet sind, und durch einen den elastischen Einrichtungen entgegengesetzt wirksamen Kolben (19, 120), welcher zum Aufheben der

ξ> von den elastischen Einrichtungen auf das Paket ausgeübten Belastung betätigbar ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ein Ringkolben (19) ist, welcher einen unverdrehbar und axialverschieblich gehalterten Druckring (22) vorzugsweise der Wirkrichtung weiterer elastischer Einrichtungen (23) entgegengesetzt beaufschlagt, so daß der Druckring bei Betätigung des Kolbens in Anlage an der verschieblichen Trommel (15) bringbar ^1St·

3. Reibungskupplung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (8, 9) in seinem mittleren Bereich in einem vom äußeren Gehäuse (3) der Kupplung getragenen Drehlager (10) und an einem Ende mittels eines von der mit dem Flansch (4a) versehenen Buchse (4) getragenen Drehlagers (7) gelagert ist, wobei der Abstand zwischen den beiden Drehlagern relativ zu der Befestigungsstelle des Zahnrads (2) so gewählt ist, daß die radialen Belastungen der Welle (5) des Kompressors (1) im wesentlichen gleich den vom Zahnrad übertragenen radialen Belastungen oder kleiner sind als diese.

4. Pneumatisch lösbare Reibungskupplung für die Antriebsverbindung einesc'Kompressors nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie einen in Axialrichtung beweglich in einer in einem Sockel (107) eines äußeren Gehäuses (106) der Kupplung (103) gebildeten Kammer (121) geführten Ringkolben (120) aufweist, daß der Ringkolben eine Stirnfläche (122) hat, welche einer unverdrehbar mit einer die Reibungskupplung tragenden Welle (102) des Kompressors verbundenen Trommel (112) gegenübersteht, daß die Trommel unter Einwirkung von elastischen Einrichtungen (118) ein Paket von Kupplungsscheiben (114) unter Kompression

hält, welche im komprimierten Zustand eine aus der Reibungskupplung hervorstehende und Einrichtungen (104) für die antriebsübertragende Verbindung mit einem Motor für den Antrieb des Kompressors tragende Welle (105) antriebsübertragend mit einem auf der Welle (102) des Kompressors befestigten Element (108, 109) verbinden, und daß der Ringkolben in seiner Kammer frei drehbar ist und im betätigten Zustand die Trommel mit seiner Stirnfläche in einer derjenigen der elastischen Einrichtungen entgegengesetzten Wirkrichtung beaufschlagt.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (120) mit radialem Spiel in der Kammer (121) geführt ist und daß die

,_ Abdichtung zwischen den jeweiligen zylindrischen Innen-15

und Außenflächen des Kolbens und der Kammer mittels Toroiddichtungsringen (123, 124) bewerkstelligt ist.

6. Reibungskupplung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrich-

^ tungen in Form von Federn, vorzugsweise Tellerfedern (118) ausgeführt sind, welche eine zur Ausübung einer für die übertragung des Antriebs von der Welle (105) der Kupplung durch Reibung auf die Welle <^:102) des Kompressors (101) ausreichenden Belastung auf das Kupplungsscheibenpäket (114) ausreichende axiale Vorspannung haben, und deren gemeinsame elastische Verformbarkeit ausreicht, daß die Scheiben des Kupplungspakets im komprimierten Zustand der Federn frei drehbar sind.