DE3642946A1 - Kompaktkupplung fuer gesteuertes auskuppeln, insbesondere fuer fahrzeugkompressoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompaktkupplung für ge­ steuertes Auskuppeln. Insbesondere soll eine Kupplung für Kompressoren von Kraftfahrzeugen und dergleichen geschaffen werden, die sich durch minimalen Platzbe­ darf und minimales Gewicht auszeichnet.

Die Bremsanlagen wie weitere Funktionsteile von Schwerkraftfahrzeugen und dergleichen sind für ge­ wöhnlich als pneumatisch betätigte Vorrichtungen aus­ gebildet. Ein von dem Fahrzeugmotor über Übertragungs­ glieder betätigter Kompressor liefert den zur Funktion der Bremsanlage benötigten Druck.

Aus Gründen des wirtschaftlichen Betriebs ist es günstig, den Maximaldruck in dem Pneumatikkreis für solche pneumatisch betätigten Vorrichtungen zu regulie­ ren, indem man den Betrieb des Kompressors unter­ bricht, d.h. die Verbindung zwischen dem Kompressor und dem Antriebsmotor trennt und diese Trennung so­ lange aufrechterhält, wie der Pneumatikkreis einen Druck enthält, der für die korrekte Betriebsweise der zu speisenden Teile ausreicht. Die Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Kompressor wird nicht eher wieder hergestellt, bis der Druck im Pneumatikkreis unter einen vorgegebenen Druck abfällt.

Gegenüber der herkömmlichen Lösung, die vorsieht, einen Kompressor kontinuierlich zu betreiben und mit Hilfe eines Überdruckventils periodisch den über­ schüssigen Druck in dem Pneumatikkreis zu entspannen, schafft die oben angedeutete Lösung die Möglichkeit, die auf den Antriebsmotor einwirkende Belastung zu begrenzen auf lediglich die für die Bereitstellung der Druckluft benötigte Leistung. Dadurch wird eine spür­ bare Leistungsverbesserung erreicht.

Zu diesem Zweck wurden Kompressoren entwickelt, die mit einer Kupplung zum Ankuppeln des Kompressors an den Antriebsmotor ausgestattet sind. Allerdings besitzen die bislang hierzu entwickelten Kupplungen den Nachteil, daß sie einen großen Platzbedarf ha­ ben und einen komplizierten Aufbau besitzen, wodurch die Kosten insgesamt erhöht werden.

Bei einer bekannten Kupplung ist in einem ortfesten Sitz ein Kolben aufgenommen, der gegen ein rotieren­ des Organ wirkt, um das Auskuppeln der Kupplung zu steuern. Um zu vermeiden, daß zum Zeitpunkt der Be­ rührung zwischen dem Kolben und dem sich drehenden Organ der Kolben selbst in Drehung versetzt wird, besitzt der Kolben Drehblockierorgane innerhalb des Sitzes, und zwischen dem Kolben und dem Drehorgan befinden sich Zwischenelemente, zum Beispiel Druck­ lager, Ringe aus Hartmaterial oder aus Material ge­ ringer Reibung oder dergleichen. Mit diesen Mitteln soll verhindert werden, daß zwischen dem Kolben und dem Drehorgan oder zwischen dem Kolben und dessen Sitz eine Gleitbewegung entsteht.

Diese bekannten Ausführungsformen bedingen einen hohen konstruktiven Aufwand mit entsprechend hohen Kosten. Demnach ergibt sich das Problem, eine Kupplung zu schaffen, die eine verringerte Anzahl von Einzelteilen aufweist und bei der für ihre korrekte Funktionsweise nicht benötigte Teile ent­ fallen können, um insgesamt einen platzsparenden und leichten Aufbau der Kupplung zu ermöglichen.

Von der Anmelderin wurde bereits eine Kompakt­ kupplung vorgeschlagen, die sich durch eine relativ geringe Anzahl von Bauteilen auszeichnet, und bei der der Kolben frei in seinem Sitz angeordnet ist. Dennoch besitzt diese Kupplung ein äußeres Gehäuse für die Lagerung der Ausgangswelle, welches somit ein platzraubendes Element darstellt. Es besteht also weiterhin der Bedarf an einer speziell für Kraftfahrzeugkompressoren ausgebildeten Kupplung, die eine sehr geringe Anzahl von Bauelementen be­ sitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Kraftfahrzeugkompressoren verwend­ bare Kupplung zu schaffen, die sich durch wenige Bauteile, geringen Platzbedarf und geringes Gewicht auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 ange­ geben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach Anspruch 2 wird eine besonders kompakte Bau­ weise dadurch erreicht, daß der Sitz für den Ring­ kolben in dem Außengehäuse des Kompressors aufge­ nommen ist. Dabei sitzt der Ringkolben mit Dichtun­ gen bei radialem Spiel innerhalb des Sitzes. Die Antriebsnabe der erfindungsgemäßen Kupplung kann über Zahnräder mit dem Motor verbunden sein, oder aber auch über einen Riementrieb.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenan­ sicht einer erfindungsgemäßen Kupplung für den Betrieb in Öl mit einem Zahn­ radgetriebe, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Kupplung für den Trocken­ betrieb mit einem Riemenantrieb.

Wie Fig. 1 zeigt, besitzt ein durch strichpunktier­ te Linien angedeuteter Kompressor 1 eine Ausgangs­ welle 2, die über eine Kupplung an ein Getriebezahn­ rad 3 ankuppelbar ist. Das Zahnrad 3 stellt die Ver­ bindung zu dem Antriebsmotor der Fahrzeugs dar, an dem der Kompressor montiert ist, und von dem der Kompressor angetrieben wird. Die Kupplung besitzt eine Abtriebsnabe 4, die auf die Welle 2 des Kom­ pressors aufgekeilt ist. Die Abtriebsnabe 4 wird in axialer Richtung durch eine mit einem Gewinde ausgestattete Nabe oder Mutter 5 gehalten, die auf das Ende 6 der Welle aufgeschraubt ist.

Auf der Abtriebsnabe 4 ist mit Hilfe von Lager­ schalen 7 oder ähnlichen Lagermitteln das Getriebe­ zahnrad 8 für die Ankopplung an Bewegungsübertra­ gungs-Mittel des Kompressors gelagert.

An der Abtriebsnabe 4 ist ein Flansch 9 befestigt, welcher außen mit einer Verzahnung 10 ausgestattet ist, die in eine mit Einschnitten 12 versehene Glocke 11 eingreift. Die Glocke 11 ist in axialer Richtung beweglich.

In die Einschnitte 12 der Glocke 11 ragen außerdem mit Außenverzahnungen versehene Scheiben 13 eines Kupplungspakets 14 hinein, dessen mit Innenverzah­ nung 15 versehene Scheiben in eine Verzahnung 16 einer Verlängerung einer Antriebsnabe 17 des Ge­ triebes 8 eingreifen. Das Kupplungspaket wird an dem freien Ende der Glocke 11 von einem Sperrring 18 gehalten.

Zwischen der Glocke 11 und dem mit der Verzahnung versehenen Flansch 9 befinden sich elastische Be­ lastungsmittel, zum Beispiel im vorliegenden Fall eine Tellerfeder 19, wodurch das Kupplungspaket 14 im Verein mit dem Sperrring 18 zusammengedrückt wird. Die dazu aufgebrachte Axialkraft reicht aus, um durch Reibschluß zwischen den Scheiben 13 und 15 das Antriebsdrehmoment für den Kompressor zu übertragen.

In dem Außengehäuse des Kompressors 1 oder in einem mit diesem verbundenen Hilfselement, ist ein Sitz 20 für einen Ringkolben 21 aufgenommen. Der Ring­ kolben 21 bildet innerhalb des Sitzes eine Ring­ kammer 22, die einen Anschluß 23 zum Einleiten eines Steuerfluids besitzt. Die Dichtigkeit zwischen dem Ringkolben 21 und den Wänden des Sitzes 20 wird durch O-Ring-Dichtungen 24 gewährleistet.

Zwischen den Seitenflächen des Kolbens 21 und den Wänden des Sitzes 20 besteht ein gewisses Spiel, und die Dichtungen 24 sind derart angeordnet, daß unter allen Umständen eine zufällige Berührung zwischen den Flächen verhindert wird, so daß der Kolben 21 während sämtlicher Bewegungsvorgänge Be­ wegungsfreiheit sowohl in axialer Richtung als auch Drehrichtung aufweist.

Der Kolben 21 weist mit seiner Stirnfläche 25 in Richtung auf den Innenflansch 26 der Glocke 11.

Wenn in der Kammer 22 kein Druck herrscht, bleibt die erfindungsgemäße Kupplung im eingekuppelten Zustand, wobei das Kupplungspaket 14 durch die Wirkung der Feder 19 zusammengepreßt ist. Das Aus­ kuppeln der Kupplung wird dadurch bewirkt, daß un­ ter Druck stehendes Fluid über den Anschluß 23 in die Kammer 22 eingeleitet wird. Dadurch wird der Ringkolben 21 vorgerückt, so daß er gegen den Innenflansch 26 der Glocke 11 drückt, wobei die Kraft der Feder 19 überwunden und die von der Feder auf die Glocke ausgeübte Kraft aufgehoben wird, da­ mit eine freie Relativdrehung zwischen den Scheiben des Kupplungspakets möglich ist und der Kompressor seinen Ruhezustand einnehmen kann.

Wenn in der Phase des Auskuppelns der Ringkolben 21 in Berührung mit der Glocke 11 kommt, wird er von der Drehung der Glocke mitgenommen, wobei über einen kleinen Winkel hinweg eine Gleitbewegung zwischen den Dichtungen 24 und den Wänden des Sitzes 20 stattfindet, bevor der Kompressor anhält. Im übri­ gen gibt es eine Gleitbewegung zwischen den Ober­ flächen des Ringkolbens und der Glocke.

Diese Drehbewegungen sind in ihrer Gesamtheit äußerst geringfügig, unter den üblichen Betriebbe­ dingungen einer solchen Kupplung machen sie etwa nur einen Bruchteil einer vollständigen Umdrehung aus, wobei die inneren Reibungen und der Kompressions­ widerstand, die das Anhalten des Kompressors be­ stimmen, von dem Drehmoment kaum abhängen.

Die Gleitbewegungen rufen auf Grund ihres extrem verringerten Umfangs keine Beschädigungen an den Oberflächen der beteiligten Teile hervor, und zwar weder dann, wenn sie zwischen der Stirnseite 25 des Kolbens 21 und dem Flansch 26 auftreten, noch in dem Fall, daß sie zwischen den Dichtungen 24 und den Seitenwänden des Kolbens einerseits und des Kolbensitzes andererseits stattfinden.

Aus diesem Grund entfällt die Notwendigkeit, beson­ dere Zwischenelemente zwischen Kolben und Glocke vorzusehen, so daß man einen Kupplungaufbau erhält, der besonders einfach ist und durch einen geringeren Platzbedarf gekennzeichnet ist.

Fig. 2 zeigt eine Kupplung in der Form für den Trockenbetrieb. Diese Ausführungsform arbeitet mit einem Riemenantrieb.

Bei dieser Ausführungsform besitzt ein Kompressor 1 a eine Antriebswelle 2 a, an der eine Abdichtung nach außen anliegt, zum Beispiel ein Dichtungsring 27.

Auf der Welle 2 a ist eine Abtriebsnabe 4 a aufgekeilt, die in axialer Richtung durch eine Lagerscheibe 28 gehalten wird, welche ihrerseits durch eine auf das mit Außengewinde versehene Ende der Welle 6 a aufgeschraubte Mutter 29 gehalten wird. Auf der Abtriebsnabe ist ein Wälzlager 30 montiert, das eine Antriebsnabe 31 lagert.

An der Abtriebsnabe 4 a ist ein Flansch 9 a befestigt, der mit einer Verzahnung 10 a in eine Glocke 11 a drehend gekoppelt ist, wozu die Glocke 11 a Einschnit­ te 12 a besitzt, in welche auch mit Außenzahnungen versehende Scheiben 13 a eines Kupplungspakets 14 a eingreifen, wobei das Kupplungspaket als Trocken­ kupplung ausgebildet ist.

Das Kupplungspaket 14 a besitzt au8erdem mit Innenver­ zahnungen versehene Scheiben 15 a, die mit einer Reib­ materialbeschichtung 32 ausgestattet sind. Ein Sperr­ ring 18 a am Ende der Glocke hält das Kupplungspaket in seiner Lage.

Die mit Innenverzahnungen versehenen Scheiben 18 a greifen in eine Verzahnung 33 der Antriebsnabe 31 ein, während zwischen der Glocke 11 a und dem Zahnflansch 9 a die Feder 19 a liegt.

Im Außengehäuse des Kompressors ist der Sitz 20 a für den Ringkolben 21 a aufgenommen, welcher eine über einen Anschluß 23 a mit einem Druckfluid beaufschlagbare Kammer 22 a begrenzt und dazu Dichtungsringe 24 a in Form von O-Ringen trägt, wie es bei dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 der Fall ist.

An der Antriebsnabe 31 ist mittels Schrauben 34 eine Riemenscheibe 35 befestigt, über die ein oder mehrere Antriebsriemen 36 laufen. Beim dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel sind zwei Antriebsriemen 36 mit trapez­ förmigem Querschnitt vorgesehen.

Der Betrieb der im Trockenzustand arbeitenden Kupplung läuft analog wie der Betrieb der Ölkupplung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels ab. Das Sich-Lösen der Scheiben des Kupplungspakets 14 a erfolgt durch direkten Angriff des Ringkolbens 21 a an der Glocke 11 a, ohne daß irgendwelche Zwischenglieder zwischen den Stirnseiten des Kolbens und des Flansches 16 a der Glocke vorhanden sind, während sich der Kolben in dem Sitz frei drehen kann.

Der Aufbau der Kupplung in seiner besonderen Ausge­ staltung mit Riementrieb zeichnet sich durch besondere Kompaktheit aus, weil der Bereich der Wirkung der Querkraft durch den Zug der Treibriemen praktisch zusammenfällt mit dem Bereich, in welchem sich die Riemenscheibe bei direkter Aufkeilung auf die Welle 2 a befände. Somit wird die auf die in dem Kompressor befindlichen Lagerorgane der Welle 2 a einwirkende Belastung nicht vergrößert.

Durch die Erfindung wird eine Kupplung geschaffen, die sich durch einen äußerst einfachen Aufbau aus­ zeichnet, eine sehr geringe Anzahl von Bauteilen erhält und eine besonders gute Funktionstüchtigkeit gewährleistet, ohne daß das Erfordernis besteht, Blockierorgane vorzusehen, die eine Drehung des Kolbens blockieren. Außerdem sind zwischen dem Kol­ ben und der Glocke keine Zwischenelemente erforder­ lich.

Claims (7)

1. Kompaktkupplung für gesteuertes Auskuppeln, insbesondere für Kompressoren, gekennzeichnet durch eine auf einer Ausgangswelle (2, 2 a) eines Kompressors (1, 1 a) aufgekeilte Abtriebsnabe (4, 4 a), auf der drehfrei eine Antriebsnabe (17, 31) gelagert ist, die mit einem Mo­ tor gekoppelte Bewegungsübertragungs-Organe (3; 35, 36) auf­ weist, während die Abtriebsnabe (4, 4 a) mit einem außen ver­ zahnten Flansch (26) versehen ist, der mit einer axial be­ weglichen Glocke (11) drehend verbunden ist, mit welcher die mit einer Außenverzahnung versehenen Scheiben (13) eines Kupplungsscheibenpakets (13, 15) drehend in Eingriff stehen, dessen mit Innenverzahnung versehene Scheiben (15) mit einer Gegenverzahnung der Antriebsnabe (17) in Eingriff stehen; elastische Mittel (19) zwischen dem verzahn­ ten Flansch und der Glocke (11), die die Scheiben des Kupplungsscheibenpakets mit einer Kraft zusammenhal­ ten, die ausreicht, um durch Reibschluß das Betätigungs- Drehmoment für den Kompressor (1, 1 a) von der Antriebs­ nabe (17, 31) auf die Abtriebsnabe (4, 4 a) zu übertra­ gen; und einen in einem feststehendem Element befind­ lichen Ringsitz (20), der einen drehfreien und in ihm axial beweglichen Ringkolben (21) aufnimmt, welcher mit Dichtungen (24) ausgestattet ist, die eine Kammer (22, 22 a) in dem Sitz (20, 20 a) begrenzen, in die un­ ter Druck stehendes Fluid einleitbar ist, um eine Axialverschiebung des Ringkolbens (21, 21 a) zu veran­ lassen, dessen Stirn dadurch entgegen der Kraft der elastischen Mittel (19, 19 a) in direkte Anlage gegen die Glocke (11, 11 a) gebracht wird, wodurch die Kraft, die von den elastischen Mitteln auf das Kupplungspaket (13, 15) ausgeübt wird, reduziert oder aufgehoben und das freie Drehen der Abtriebsnabe (4, 4 a) gegenüber der Antriebsnabe (17, 31) ermöglicht wird.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sitz (20, 20 a) für den Ringkolben (21, 21 a) in dem Außengehäuse des Kom­ pressors (1, 1 a) ausgebildet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (21, 21 a) durch die Dichtungen (24) mit radialem Spiel in dem Sitz (20, 20 a) aufgenommen wird.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (21, 21 a) auf seiner Stirnfläche (25) kei­ nerlei Beschichtung mit einem von dem Material des Kolbens selbst verschiedenen Material aufweist, so daß die Stirnfläche sich direkt ohne Zwischenelemen­ te gegen die Glocke (11, 11 a) legt.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring­ kolben (21, 21 a) drehfrei in den Sitz (20, 20 a) ein­ gesetzt ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Motor gekoppelten Bewegungsübertraguns-Organe aus einer Zahnradanordnung (3, 8) bestehen, die mit einer entsprechenden Zahnradanordnung eines Antriebs­ motors gekoppelt ist und einstückig mit der Antriebs­ nabe (17) ausgebildet ist, und daß das Kupplungspaket (13, 15) für den Betrieb in Öl ausgebildet ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ wegungsübertragungs-Organe, die an die Antriebsnabe (31) gekoppelt sind, eine Riemenscheibenanordnung (35) für einen Riementrieb (36) aufweisen, daß die Riemenscheibenanordnung an der Antriebsnabe befestigt ist, und daß das Kupplungspaket (13, 15) für den Trockenbetrieb ausgebildet ist.