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