WO2021032546A1 - KUPPLUNG FÜR EINEN DRUCKLUFTKOMPRESSOR MIT VERSCHLEIßSENSOR - Google Patents

KUPPLUNG FÜR EINEN DRUCKLUFTKOMPRESSOR MIT VERSCHLEIßSENSOR Download PDF

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WO2021032546A1
WO2021032546A1 PCT/EP2020/072546 EP2020072546W WO2021032546A1 WO 2021032546 A1 WO2021032546 A1 WO 2021032546A1 EP 2020072546 W EP2020072546 W EP 2020072546W WO 2021032546 A1 WO2021032546 A1 WO 2021032546A1
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WO
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coupling device
clutch
pressure plate
wear
sensor
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Application number
PCT/EP2020/072546
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michel Saintive
Jean-Baptiste Marescot
Thomas Weinhold
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/75—Features relating to adjustment, e.g. slack adjusters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/18—Sensors; Details or arrangements thereof

Definitions

  • the present invention relates to a coupling device for arrangement between a travel drive and an air compressor of a vehicle, in particular of a utility vehicle.
  • the compressed air supply in a vehicle in particular a commercial vehicle, is an important function that also influences the operational readiness of the vehicle. Therefore, in order to ensure the operational readiness of the vehicle, the aim is generally to monitor wear.
  • DE 198 10033 A1 already proposes an arrangement for monitoring the state of wear of a friction clutch in the drive train of a motor vehicle driven by an internal combustion engine, which comprises a wear detection circuit which is based on speed information supplied by a first speed sensor, representing the current input speed of the friction clutch, and on a a motion sensor, which represents the beginning of a start-up process, responds and provides load information as a measure of the load on the friction clutch during a start-up process.
  • DE 19756726 A1 also discloses a pressure plate assembly which has a housing and a housing which is arranged in a rotationally fixed manner in the housing and is axially relative to it displaceable pressure plate, an energy accumulator which is supported on the housing on the one hand and on the pressure plate on the other hand and presses the pressure plate towards one side of the housing which is intended for connection to a flywheel, a wear adjustment device arranged in the support path of the energy accumulator and a play generator arrangement for detection wear of friction linings of a clutch disc of a drive train of a vehicle that can be clamped or clamped between the pressure plate and the flywheel.
  • FR 2795468 A1 discloses a clutch for a drive train of a vehicle with a friction disc that is axially movable by a pressure plate, a control device that is pressed by coupling elements and decoupling elements on the pressure plate and with a component that is on a reciprocating Path is displaceable according to the coupling and decoupling course and detection elements for detecting the position of the displaceable component.
  • DE 19941 208 A1 shows a friction clutch for a drive train of a motor vehicle, which has a wear status display arrangement.
  • GB 2372330 A an arrangement for monitoring the wear of a friction clutch in the drive train of a motor vehicle with a wear detection unit and a memory is known.
  • the wear detection unit supplies clutch load information as a measurement of the load on the clutch when starting and stores this load value in connection with one or more additional vehicle state values in the memory.
  • This additional information is derived from a gear position detector 29, a vehicle weight sensor 33, an inclination sensor 35 and an acceleration sensor 37.
  • the clutch load can be calculated based on clutch torque information.
  • DE 10229084 A1 describes a torque detection arrangement for detecting a torque transmitted via a friction clutch in Related size disclosed, wherein the friction clutch has a clutch disc coupled or connectable to an output shaft of a drive system of a vehicle for common rotation, comprises a pickup area that cannot be rotated with the clutch disc in the torque transmission state and a sensor signal for generating a sensor signal associated with the transmitted torque by the Sensor area scannable coding provided on the clutch disc.
  • EP 1 616 109 A1 shows a device for diagnosing wear of the friction lining of a motor vehicle clutch, comprising means for measuring the force exerted on the clutch pedal of the vehicle for disengaging, the device comprising means for fastening the measuring means on the clutch pedal.
  • a clutch device for the arrangement between a traction drive and an air compressor of a vehicle, in particular a commercial vehicle, with at least one traction drive-side clutch hub, with at least one friction lining arrangement, with at least a clutch hub on the compressed air compressor side, with at least one pressure plate, with at least one counter pressure plate and with at least one wear sensor is provided, with the at least partially closed or the In the closed state of the clutch device, the friction lining arrangement can be pressed against the counter pressure plate by means of the pressure plate in such a way that the drive-side clutch hub and the clutch hub on the compressed air compressor side are at least partially non-rotatably or non-rotatably coupled to one another, the wear sensor being designed to detect at least one thickness of the friction lining arrangement.
  • the invention is based on the basic idea that a coupling device of a compressed air compressor is provided for coupling it to a travel drive of a commercial vehicle with a wear sensor for detecting or monitoring the wear of its friction lining arrangement.
  • the coupling device therefore has a function that is relevant to high security, since it can couple the compressed air compressor to the traction drive in a rotationally fixed manner, so that the compressed air compressor can make compressed air available to the commercial vehicle. Since many systems of the commercial vehicle (e.g. brake circuits, transmission control and air suspension of the chassis) are operated with compressed air, their reliable supply makes a significant contribution to the safe operation of the entire commercial vehicle.
  • the clutch device thus has a task or function relevant to high security, its wear has an important influence on the safety of the operation of the air compressor and thus of the entire vehicle.
  • the clutch device is therefore equipped with a wear sensor which can monitor or detect the degree of wear of the clutch device.
  • the detection of the wear of the clutch device can take place on the basis of a distance that is characteristic of the wear of the friction lining arrangement. Additionally or alternatively, the wear of the clutch device can be detected by contacting the wear sensor, the contact taking place from a defined degree of wear of the clutch device.
  • the drive itself can be designed as an internal combustion engine (eg a diesel engine) or as an electric motor.
  • a hybrid motorization comprising the internal combustion engine and the electric motor can also be conceivable in this context.
  • the clutch device has at least one actuating element for engaging and disengaging the pressure plate, the axial position of which relative to a central axis of the clutch device is at least partially dependent on the thickness of the friction lining arrangement.
  • the actuating element is designed as a pneumatically actuated annular piston.
  • the actuating element With the friction lining arrangement, the clutch hub on the compressed air compressor side, the pressure plate and the counter pressure plate, the actuating element is also in a rotationally stationary state when the clutch device is closed. Because of this resting state and the fact that the wear state of the friction lining arrangement affects the axial position of the actuating element, the actuating device is very well suited for detecting the wear state of the clutch device.
  • At least one state of wear of the friction lining arrangement can be detected by means of the wear sensor based on the axial position of the actuating element.
  • the axial position of the actuating element in relation to a central axis of the coupling device enables particularly simple detection of the state of wear or the degree of wear.
  • the simplicity of detection is in particular that the wear sensor does not have to be attached to a rotating component as described above. Rather, the wear sensor can be arranged in a stationary manner, which improves the signal transmission, the design of the sensor itself and the signal quality. Since the wear sensor and the actuating element are thus arranged in a stationary manner when viewed relative to one another, such an arrangement can on the one hand simplify the wear detection and on the other hand improve it.
  • the actuating element can be displaced in the direction of the wear sensor. Accordingly, with increasing wear or the degree of wear of the friction lining arrangement, the axial distance between the actuating element and the wear sensor decreases.
  • the actuating element prefferably has at least one detection area and / or contact area for the wear sensor.
  • the provision of a detection area and / or contact area on the actuating element also improves the detection accuracy of the wear sensor.
  • an adaptation can be specifically adapted to the respective type of wear sensor used, for example by changing the geometry, the material or the surface condition of the detection area and / or contact area. This measure allows an even more precise or improved interaction between the detection area and / or contact area and the wear sensor, whereby the detection accuracy and thus the measurement accuracy can be further increased.
  • the pressure plate can be readjusted axially relative to the center axis of the clutch device by at least one spring device as the thickness of the friction lining arrangement decreases, and the resulting positions of the spring device can be transferred to the actuating element via at least one engagement and disengagement device.
  • the spring device thus ensures a wear-dependent and axial readjustment of the pressure plate, since otherwise safe operation of the clutch device would no longer be possible from a certain degree of wear due to the resulting axial play as a result of wear.
  • the readjustment can result in a play-free, axially pretensioned and thus geometrically defined arrangement of the components that are jointly responsible for the detection of wear (such as pressure plate, friction lining arrangement, spring device, engagement and disengagement device and actuating element), which enables precise detection of the wear of the Coupling device is particularly important.
  • the spring device also has a spring assembly with several spring elements, in particular diaphragm spring elements.
  • the spring elements can alternatively also be designed as disc spring elements.
  • the spring device with at least one axial support element and at least one attachment area of the pressure plate forms a fleece arrangement in such a way that as the thickness of the friction lining arrangement decreases, the actuating element can be displaced, in particular axially, by means of the spring device in the direction of the wear sensor.
  • the fleece arrangement is particularly advantageous within the meaning of the present invention because it defines a kinematic articulation point for the spring device on the axial support element. This articulation point is arranged in a radial intermediate area between the inner diameter and the outer diameter of the spring device.
  • an axial displacement of the attachment area of the pressure plate in the direction of the counter pressure plate on the outside diameter of the spring device results in an opposite axial displacement of its inside diameter.
  • the spring device interacts with the engagement and disengagement device in such a way that the opposite axial displacement as a result of wear can be transmitted to the actuating element and can thus be detected by the wear sensor.
  • an axial approach of the actuating element to the wear sensor with increasing wear is only ensured by such a kinematic relationship.
  • the actuating element is axially preloaded by at least one further spring element for its axially defined positioning.
  • the further spring element is to be regarded as an elastic abutment for the opposite axial displacement of the actuating element described above.
  • the actuating element can be safely biased axially against the engagement and disengagement device, which is subject to a certain axial play due to its roller-bearing or slide-bearing design.
  • the axial positioning of the actuating element can be carried out in a defined manner by the further spring element, whereby the imprecise influence of the axial play of the engagement and disengagement device on the Actuating element are prevented and thus detection accuracy can be further improved.
  • At least one state of wear of the friction lining arrangement can be detected by means of the wear sensor based on the axial position of the pressure plate and / or the counter pressure plate. Both the pressure plate and the counter pressure plate are directly operatively connected to the friction lining arrangement in the assembled state of the clutch device. Due to this direct coupling of the pressure plate and the counter pressure plate with the friction lining arrangement, which is subject to wear, an even more precise, because direct, detection of their wear or degree of wear can take place, since the wear would not have to take place via the axial displacement of the spring device, the engagement and disengagement device and the actuating element .
  • the pressure plate and / or the counter pressure plate have at least one detection area and / or contact area for the wear sensor.
  • the provision of a detection area and / or contact area on the pressure plate and / or the counter pressure plate also improves the detection accuracy of the wear sensor.
  • an adaptation can be specifically adapted to the respective type of wear sensor used, for example by changing the geometry, the material or the surface condition of the detection area and / or contact area. This measure allows an even more precise or improved interaction between the detection area and / or contact area and the wear sensor, whereby the detection accuracy and thus the measurement accuracy can be further increased.
  • the wear sensor is arranged on the compressed air compressor side on a housing wall of the compressed air compressor.
  • Such an arrangement offers advantages, in particular with regard to the mountability, measurement accuracy and protection of the wear sensor, since it can be easily mounted in the correct position in a housing recess.
  • a detection or measuring chamber can be provided in which the wear sensor is protected from external influences such as dirt, oil, abrasion particles, etc.
  • the wear sensor is designed as an optical and / or inductive and / or capacitive and / or ultrasound-based distance sensor.
  • Such distance sensors offer in particular the advantage of continuously and steplessly detecting the distance of the detection area and / or contact area of the actuating element.
  • the distance of the detection area and / or contact area due to the kinematic lever arrangement of the spring device is a characteristic measure for the wear or the degree of wear of the clutch device.
  • the continuous and stepless detection of wear offers the advantage of defining different wear categories by means of a control unit of the commercial vehicle which is connected to the wear sensor and takes over the signal processing.
  • a first wear category in this context could be, for example, the optical and / or acoustic output of a first warning signal to the driver of the commercial vehicle that the maintenance of the coupling device is due within a future defined point in time or time period (e.g. kilometers or time).
  • a second wear category can therefore take place in the form of a warning signal, according to which the coupling device should be designed as quickly as possible.
  • such a distance sensor is particularly insensitive to wear, since it can detect the wear of the coupling device without contact.
  • the wear sensor is also possible for the wear sensor to be designed as an optical and / or inductive and / or capacitive and / or ultrasound-based proximity sensor.
  • a proximity sensor is particularly insensitive to wear, since it can detect the wear of the coupling device without contact.
  • such a proximity sensor can be constructed in a cost-effective and technically simple manner.
  • Another advantage of the proximity sensor is that it limits the detection area and / or contact area of the actuating element due to its limitations Detection area can only detect when the state of wear gradually approaches a critical state. In other words, the state of wear can thereby be recorded much more effectively, since the state of wear does not necessarily have to be recorded in a non-critical area.
  • a first and second wear category as described above, can also be implemented by means of the proximity sensor.
  • the wear sensor is an optical and / or inductive and / or capacitive and / or ultrasound-based and / or resistance change-based contact sensor.
  • a contact sensor represents an inexpensive and technically simple solution for monitoring wear of the clutch device.
  • the contact sensor only supplies a wear warning signal when a defined wear condition or degree of wear has been reached, which means that the signal processing for one or more control units connected to the wear sensor also decreased.
  • the coupling device is designed as a pressure-free closed coupling device.
  • a pressurelessly closed configuration increases in particular the operational safety of the commercial vehicle, since safe and continuous operation of the air compressor can be maintained even if the pneumatic pressure supply to the actuating element fails. This is because the actuation or compression of the pressure plate and counter-pressure plate for torque transmission takes place only by the spring device and thus independently of the pressure state of the pneumatic actuating element in the form of an annular piston.
  • the coupling device is designed as a coupling device which is opened without pressure.
  • the actuation or compression of the pressure plate and counter pressure plate for torque transmission takes place as a function of the pressure state of the pneumatic actuating element in the form of an annular piston.
  • the spring device can be used for pressing of pressure plate and counter pressure plate are made much simpler or cheaper and more compact.
  • the pressure plate and counter-pressure plate are pressed on or pressed together essentially by the application of pressure to the actuating element in the form of a pneumatically actuatable annular piston.
  • the present invention also relates to an air compressor for a vehicle, in particular a utility vehicle, which is equipped with at least one coupling device as described above.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a first exemplary embodiment of a coupling device according to the invention in an unworn state
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the first exemplary embodiment of the coupling device according to the invention according to FIG. 1 in a worn state;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a second exemplary embodiment of a coupling device according to the invention in an unworn state
  • FIG. 4 shows a schematic sectional illustration of the second exemplary embodiment of the coupling device according to the invention according to FIG. 3 in a worn state
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of a third exemplary embodiment of a coupling device according to the invention in an unworn state
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of the third exemplary embodiment of the coupling device according to the invention according to FIG. 5 in a worn state.
  • 1 shows, in a schematic sectional illustration, a first exemplary embodiment of a coupling device 10 according to the invention for arrangement between a travel drive, not shown in detail, and a compressed air compressor according to the invention of a commercial vehicle, not shown in detail.
  • the coupling device 10 is, however, driven, for example, by a coupling gear wheel 12, which in turn is coupled and driven with a motor output shaft and a corresponding motor gear wheel (not shown in FIG. 1) via a toothed drive or toothed belt, so that the coupling device 10 rotates around the axis of rotation M (also center axis M) rotates.
  • the torque applied from there thus arrives at the input side of the coupling device 10 via the coupling gear 12.
  • the clutch device 10 has a clutch gear wheel 12.
  • the clutch gear 12 also has a gear body 14.
  • the gear wheel body 14 in turn has an external toothing 14a or external toothed ring 14a on its radial outer region.
  • the coupling device 10 also has a gear carrier 16.
  • the gear carrier 16 is designed in particular as a Flub 26.
  • the clutch gear 12 is screwed to the gear carrier 16 by means of screws 18.
  • the clutch gear 12 is coupled to the gear carrier 16 with a conventional shaft-hub connection.
  • the coupling device 10 has a plain bearing bush 20.
  • the coupling device 10 has a bearing flange 22 on which the plain bearing bush 20 is slidably mounted.
  • pressure oil bores 23 are provided for supplying oil to the sliding surface 24 between the sliding bearing bush 20 and the bearing flange 22.
  • the clutch device 10 also has a crankshaft 28.
  • the bearing flange 22 is threaded onto a fastening bolt 30 which is screwed into the crankshaft 28.
  • the clutch device 10 also has a housing 32, also called the compressor crankcase 32.
  • crankshaft 28 has an oil groove 36 in the area of the plain bearing bush 34, which serves to supply oil to the plain bearing pairing of the crankshaft 28 with the plain bearing bush 34.
  • a coupling wheel 38a is also arranged on the fastening bolt 30.
  • the clutch wheel 38a has a clutch hub 38 on the air compressor side.
  • clutch wheel 38a and the clutch hub 38 are formed in one piece or integrally.
  • the clutch hub 38 is in turn connected to the crankshaft 28 in a rotationally fixed manner.
  • the clutch device 10 has a multi-plate clutch 40 which, in the engaged state, connects the gear carrier 16 with the clutch wheel 38a in a frictionally locking manner for torque transmission.
  • the multi-disc clutch 40 of the clutch device 10 is a clutch that is closed without pressure (“normally closed” clutch).
  • the multi-disc clutch 40 also has a bell 42 against which the disc packs can be adjusted accordingly.
  • the clutch device 10 and the multi-disk clutch 40 also have disks 40a, which are arranged on the gear carrier 16 and are guided there to be axially movable.
  • the gear carrier 16 (also hub 26) forms with its end region facing away from the clutch gear 12 here a drive-side clutch hub 27 on which the disks 40a are guided.
  • the lamellae 40b are threaded into the bell 42 or arranged in it and guided there in an axially movable manner.
  • the bell 42 is designed to be movable, while the clutch wheel 38a is attached to the crankshaft 28 in a rotationally fixed manner.
  • the bell 42 forms an inner shoulder with a collar, against which a counter pressure plate 42a is pressed, and the clutch wheel 38a forms a corresponding pressure plate 38b.
  • the lamellae 40a and 40b, which form the friction lining arrangement 40c, are held or arranged between the pressure plate 38b and the counter pressure plate 42a.
  • a disk spring assembly 44 and a lever 46 are also provided.
  • the pneumatic actuation cylinder 48 is provided for the pneumatic actuation of the multi-plate clutch 40.
  • a release element 50 with a release bearing 52 for moving the spring assembly 44 and thus the lever 46 can be moved by appropriate pneumatic actuation.
  • the pneumatic cylinder 48 is also provided with a positioning spring 54 for the defined position.
  • pneumatic cylinder 48 is sealed against the corresponding housing walls with corresponding radial seals 48a and 48b and is guided in a sliding manner on these.
  • An inductive sensor 56 is also provided in the housing 32.
  • the pneumatic cylinder 48 has a positioning collar 48c for the radial and axial mounting of the spring 54.
  • the positioning collar 48c is designed as a rotationally symmetrical, axial ring projection and is aligned in the direction of the inductive sensor 56 and is used to trigger the corresponding signal from the sensor 56, as described below.
  • the positioning collar 48c can be designed to be radially closed and circumferential.
  • the positioning collar 48c can be designed with radial recesses.
  • the function of the coupling device 10 can be described as follows:
  • the coupling device 10 is a pressure-free closed coupling (“normally closed” coupling), which is therefore coupled in the non-actuated state. This means that without actuation of the pneumatic cylinder 48, the torque from Clutch gear 12 is transmitted to the crankshaft 28 via the multi-plate clutch 40.
  • the torque applied by the clutch gear 12 is transmitted via the closed multi-plate clutch 40 from the hub 26 or gear carrier 16 to the clutch wheel 38a and thus to the crankshaft 28.
  • the pneumatic cylinder 48 In order to open the clutch, the pneumatic cylinder 48 is moved accordingly in the direction of the multi-plate clutch 40, whereby the spring assembly 44 and thereby also the lever 46 are actuated by the release element 50 or the actuating bushing 50.
  • the actuating bushing 50 or the release element 50 can be omitted, so that the release bearing 52 is axially positioned directly against the spring assembly 44 in the assembled state.
  • the bell 42 is then moved accordingly in such a way that the disks 40a and 40b of the multi-disk clutch 40 are no longer pressed against one another, whereby the frictional engagement is released and the clutch device 10 is thereby transferred into the disengaged state.
  • the spring 54 is used for the defined positioning of the pneumatic cylinder 48, even in the unloaded state, so that the stroke of the pneumatic cylinder 48 should always be the same under ideal conditions.
  • the positioning collar 48c on the pneumatic cylinder 48 is so far removed from the sensor 56 that the sensor 56 cannot generate a corresponding signal.
  • FIG. 2 shows that in the worn state, the sensor 56 is in contact with the positioning collar 48c and a signal can be generated as a result.
  • the thickness of the friction lining arrangement in the disks 40a is corresponding detectable, since the wear state is made possible via the distance between the sensor pin and the sensor 56.
  • the wear condition of the friction lining arrangement can be detected by means of the wear sensor based on the axial position of the actuating element, here the pneumatic cylinder 48.
  • the axial position of the actuating element i.e. of the pneumatic cylinder 48 and thus of the positioning collar 48c, depends on the thickness of the disks 40a in the disk clutch 40, i.e. the friction linings in the disk clutch 40.
  • the coupling device 10 is thus equipped with a coupling hub 27 on the travel drive side, namely the hub 26 or the gear carrier 16 to which the coupling gear 12 is attached.
  • a clutch hub 38 on the side of the compressed air compressor is provided, namely the clutch wheel 38a, which is used to drive the crankshaft 28.
  • the clutch wheel 38a has in the radially outer area, which is designed like a flange, the pressure plate 38b with a friction surface that delimits the multi-disk clutch 40 on one side and applies force to the disk set, while on the other side the counter-pressure plate 42a on the bell 42 as Abutment or counter surface is used.
  • the multi-disc clutch 40 has discs 40a that are threaded onto the hub 26 and, in the closed state, are in frictional engagement with discs 40b that are threaded onto the bell 42.
  • the lamellae 40a and lamellae 40b form a friction lining arrangement 40c.
  • the wear sensor 56 can measure the state of wear both in the partially closed and in the closed state of the clutch device 10, i.e. in the closed and thus coupled state as well as in the state with the clutch slipping.
  • the friction linings of the multi-disk clutch 40 By means of the pressure plate 38b, ie the clutch wheel 38a, the friction linings of the multi-disk clutch 40, ie the friction lining arrangement 40c, can be pressed in such a way that the drive-side clutch hub 27 and the compressed air compressor-side clutch hub 38 are at least partially non-rotatably or non-rotatably coupled to one another, whereby a torque from the clutch gear 12 is generated the crankshaft 28 is transferable.
  • the actuating element i.e. the pneumatic cylinder 48 with the positioning collar 48c, is shifted in the direction of the wear sensor 56.
  • the position of the actuating element 48 that is to say the actuating cylinder 48 for engaging and disengaging the pressure plate 38b, has an axial position relative to a central axis M of the clutch device, which is at least partially dependent on the thickness of the friction lining arrangement 40c.
  • the wear sensor 56 By means of the wear sensor 56 based on the axial position of the actuating cylinder 48 and the positioning collar 48c, the state of wear of the friction lining arrangement 40c can be detected (cf. FIG. 2). This is because as the thickness of the friction lining arrangement 40c decreases, the actuating cylinder 48 and the positioning collar 48c are displaced in the direction of the wear sensor 56.
  • the positioning collar 48c then forms the contact area for the wear sensor 56.
  • the bell 42 and the pressure plate 38b adjust axially with respect to the central axis M of the clutch device 10 through the disk spring assembly 44, and the resulting positions of the spring device are transmitted to the actuating cylinder 48 via at least one engagement and disengagement device.
  • the disk spring assembly 44 forms a lever arrangement with the release element 50 and the lever 46 and part of the bell 42, which pushes the actuating cylinder 48 and the positioning collar 48c in the direction of the wear sensor 56 as the thickness of the friction lining arrangement 40c decreases.
  • the actuating cylinder 48 is axially biased or positioned by the spring 54 to a defined position.
  • FIG 3 shows a schematic sectional illustration of a second exemplary embodiment of a coupling device 110 according to the invention in the unworn state.
  • the coupling device 110 is constructed identically to the coupling device 10 and has all the structural and functional features as described above in connection with the coupling device 10.
  • FIGS. 1 and 2 All elements already shown in FIGS. 1 and 2 are provided with reference symbols that have been increased by 100. 4 shows the coupling device 110 in the worn state.
  • the sensor finger is on the sensor 156 and triggers the sensor 156.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of a second exemplary embodiment of a coupling device 210 according to the invention in the unworn state.
  • the coupling device 210 is constructed identically to the coupling device 10 and has all the structural and functional features as described above in connection with the coupling device 10.
  • FIG. 6 shows the coupling device 210 in the worn state.
  • the microswitch 256 is actuated here by the radial seal 248a in the worn state shown in FIG. 6, whereby the wear is correspondingly detected.

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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) zur Anordnung zwischen einem Fahrantrieb und einem Druckluftkompressor eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einer fahrantriebsseitigen Kupplungsnabe (27,127, 227), mit wenigstens einer Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c), mit wenigstens einer druckluftkompressorseitigen Kupplungsnabe (38, 138, 238), mit wenigstens einer Druckplatte (38b, 138b, 238b), mit wenigstens einer Gegendruckplatte (42a, 142a, 242a) und mit wenigstens einem Verschleißsensor (56, 156, 256), wobei im wenigstens teilweise geschlossenen oder im geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) die Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) mittels der Druckplatte (38b, 138b, 238b) an die Gegendruckplatte (42a, 142a, 242a) derart andrückbar ist, dass die fahrantriebsseitige Kupplungsnabe (27,127, 227) und die druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe (38, 138, 238) wenigstens teilweise drehfest oder drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei der Verschleißsensor (56, 156, 256) zur Erfassung wenigstens einer Dicke der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Druckluftkompressor für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einer Kupplungseinrichtung (10, 110, 210).

Description

BESCHREIBUNG
Kupplung für einen Druckluftkompressor mit Verschleißsensor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zur Anordnung zwischen einem Fahrantrieb und einem Druckluftkompressor eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs.
Die Druckluftversorgung in einem Fahrzeug, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, ist eine wichtige Funktion, die die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs mit beeinflusst. Daher wird zur Sicherstellung der Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs generell eine Überwachung des Verschleißes angestrebt.
Üblicherweise befindet sich bei heutigen Nutzfahrzeugen zwischen dem Druckluftkompressor und dem Fahrantrieb eine Kupplung, die den Druckluftkompressor bedarfsgerecht, z.B. in Teillast-Betriebsphasen mit wenig benötigter Druckluft, von dem Fahrantrieb trennen kann. Für den Fall eines Ausfalls der Kupplungseinrichtung ist eine sichere Druckluftversorgung des Nutzfahrzeugs nicht mehr gewährleistet, was den sicheren Betrieb und die Betriebsbereitschaft des Nutzfahrzeugs in hohem Maße beeinträchtigen kann und damit vermieden werden sollte.
Aus der DE 198 10033 A1 ist bereits eine Anordnung zur Überwachung des Verschleißzustands einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche eine Verschleißerfassungsschaltung umfasst, die auf eine von einem ersten Drehzahlgeber gelieferte, die momentane Eingangsdrehzahl der Reibungskupplung repräsentierende Drehzahlinformation und eine von einem Bewegungssensor gelieferte, den Beginn eines Anfahrvorgangs repräsentierende Information anspricht und als Maß für die Belastung der Reibungskupplung bei einem Anfahrvorgang eine Belastungsinformation liefert.
Ferner offenbart die DE 19756726 A1 umfasst eine Druckplattenbaugruppe, die ein Gehäuse eine im Gehäuse drehfest angeordnete und bezüglich diesem axial verlagerbare Anpressplatte, einen Kraftspeicher, welcher am Gehäuse einerseits und an der Anpressplatte andererseits abgestützt ist und die Anpressplatte in Richtung auf eine Seite des Gehäuses zudrückt, welche zur Verbindung mit einem Schwungrad vorgesehen ist, eine im Abstützweg des Kraftspeichers angeordnete Verschleißnachstellvorrichtung sowie eine Spielgeberanordnung zur Erfassung eines Verschleißes von Reibbelägen einer zwischen der Anpressplatte und dem Schwungrad klemmbaren oder geklemmten Kupplungsscheibe eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs.
Zudem offenbart die FR 2795468 A1 eine Kupplung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer Reibscheibe, die axial durch eine Druckplatte bewegbar ist, einer Steuerungseinrichtung, die durch Kupplungselemente und Entkupplungselemente auf der Druckplatte gedrückt wird und mit einem Bauteil, das auf einer hin- und hergehenden Bahn entsprechend dem Kupplungs- und Entkupplungsverlauf verschiebbar ist und Erfassungselementen zum Erfassen der Position des verschiebbaren Bauteils.
Im Übrigen zeigt die DE 19941 208 A1 eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, die eine Verschleißzustandsanzeigeanordnung aufweist.
Ferner ist aus der GB 2372330 A eine Anordnung zur Überwachung des Verschleißes einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Verschleißerfassungseinheit und einem Speicher bekannt. Die Verschleißerkennungseinheit liefert Kupplungsbelastungsinformationen als Messung der Belastung der Kupplung beim Anfahren und speichert diesen Belastungswert in Verbindung mit einem oder mehreren zusätzlichen Fahrzeugzustandswerten in dem Speicher. Diese weiteren Informationen werden von einem Gangstellungsdetektor 29, einem Fahrzeuggewichtssensor 33, einem Neigungssensor 35 und einem Beschleunigungssensor 37 abgeleitet. Die Kupplungsbelastung kann anhand von Kupplungsdrehmomentangaben berechnet werden.
Weiter ist in der DE 10229084 A1 eine Drehmomenterfassungsanordnung zur Erfassung einer mit einem über eine Reibungskupplung übertragenen Drehmoment in Zusammenhang stehenden Größe offenbart, wobei die Reibungskupplung eine mit einer Abtriebswelle eines Antriebssystems eines Fahrzeugs zur gemeinsamen Drehung gekoppelte oder koppelbare Kupplungsscheibe aufweist, umfasst einen im Drehmomentübertragungszustand nicht mit der Kupplungsscheibe drehbaren Aufnehmerbereich sowie eine zur Erzeugung eines mit dem übertragenen Drehmoment in Zusammenhang stehenden Sensorsignals durch den Aufnehmerbereich abtastbare, an der Kupplungsscheibe vorgesehene Kodierung.
Darüber hinaus zeigt die EP 1 616 109 A1 eine Vorrichtung zur Diagnose von Verschleiß der Reibbelage einer Kraftfahrzeugkupplung, umfassend Mittel zum Messen der auf das Kupplungspedal des Fahrzeugs zum Auskuppeln ausgeübten Kraft, wobei die Vorrichtung Mittel zur Befestigung der Messmittel am Kupplungspedal umfasst.
Die vorstehend beschriebenen Kupplungssysteme befassen sich lediglich mit der Verschließerkennung bei Kupplungseinrichtungen, die in Antriebssystemen bzw. Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Eine Verschleißerkennung bei Kupplungen, die einen Fahrantrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Druckluftkompressor koppeln ist daher aus dem Stand der Technik nicht ableitbar.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass der Verschleißzustand dieser Kupplungseinrichtung überwachbar ist und diese damit sicherer betrieben werden kann und deren Wartungsintervalle präziser vorhersehbar sind, um die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs noch besser sicherstellen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass eine Kupplungseinrichtung zur Anordnung zwischen einem Fahrantrieb und einem Druckluftkompressor eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einer fahrantriebsseitigen Kupplungsnabe, mit wenigstens einer Reibbelaganordnung, mit wenigstens einer druckluftkompressorseitigen Kupplungsnabe, mit wenigstens einer Druckplatte, mit wenigstens einer Gegendruckplatte und mit wenigstens einem Verschleißsensor vorgesehen ist, wobei im wenigstens teilweise geschlossenen oder im geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung die Reibbelaganordnung mittels der Druckplatte an die Gegendruckplatte derart andrückbar ist, dass die fahrantriebsseitige Kupplungsnabe und die druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe wenigstens teilweise drehfest oder drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei der Verschleißsensor zur Erfassung wenigstens einer Dicke der Reibbelaganordnung ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass eine Kupplungseinrichtung eines Druckluftkompressors zu dessen Kopplung an einen Fahrantrieb eines Nutzfahrzeugs mit einem Verschleißsensor zur Erfassung bzw. Überwachung des Verschleißes von deren Reibbelaganordnung vorgesehen ist. Der Kupplungseinrichtung kommt deshalb eine hochsicherheitsrelevante Funktion zu, da sie den Druckluftkompressor mit dem Fahrantrieb drehfest koppeln kann, wodurch der Druckluftkompressor dem Nutzfahrzeug Druckluft zur Verfügung stellen kann. Da sehr viele Systeme des Nutzfahrzeugs (z.B. Bremskreise, Getriebesteuerung und Luftfederung des Fahrwerks) mit Druckluft betrieben werden, stellt deren sichere Versorgung einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb des gesamten Nutzfahrzeugs dar. Der Kupplungseinrichtung kommt somit eine hochsicherheitsrelevante Aufgabe bzw. Funktion zu, deren Verschleiß einen wichtigen Einfluss auf die Sicherheit des Betriebs des Druckluftkompressors und damit des gesamten Fahrzeugs hat. Um den Verschleiß der Kupplungseinrichtung überwachen bzw. erfassen zu können, ist die Kupplungseinrichtung daher mit einem Verschleißsensor ausgestattet, der den Verschleißgrad der Kupplungseinrichtung überwachen bzw. erfassen kann. Die Erfassung des Verschleißes der Kupplungseinrichtung kann anhand einer für den Verschleiß der Reibbelaganordnung charakteristischen Distanz erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Erfassung des Verschleißes der Kupplungseinrichtung durch Kontaktierung mit dem Verschleißsensor erfolgen, wobei der Kontakt ab einem definierten Verschleißgrad der Kupplungseinrichtung stattfindet. Der Fahrantrieb selbst kann als Verbrennungskraftmaschine (z.B. ein Dieselmotor) oder als elektrischer Motor ausgebildet sein. Auch eine Hybrid-Motorisierung umfassend die Verbrennungskraftmaschine und den elektrischen Motor kann in diesem Zusammenhang denkbar sein. Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass die Kupplungseinrichtung wenigstens ein Betätigungselement zum Ein- und Ausrücken der Druckplatte aufweist, dessen axiale Stellung bezogen auf eine Mittelachse der Kupplungseinrichtung wenigstens teilweise abhängig von der Dicke der Reibbelaganordnung ist. Das Betätigungselement ist als pneumatisch betätigter Ringkolben ausgebildet. Bezogen auf die drehbaren Bestandteile der Kupplung wie fahrantriebsseitige Kupplungsnabe,
Reibbelaganordnung, druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe, Druckplatte und Gegendruckplatte befindet sich das Betätigungselement auch im geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung in einem rotatorisch ruhenden Zustand. Aufgrund dieses ruhenden Zustandes und der Tatsache, dass sich der Verschleißzustand der Reibbelaganordnung auf die axiale Stellung des Betätigungselements auswirkt, eignet sich die Betätigungseinrichtung sehr gut zur Erfassung des Verschleißzustandes der Kupplungseinrichtung.
Weiter ist vorstellbar, dass mittels des Verschleißsensors anhand der axialen Stellung des Betätigungselements wenigstens ein Verschleißzustand der Reibbelaganordnung erfassbar ist. Die axiale Stellung des Betätigungselements bezogen auf eine Mittelachse der Kupplungseinrichtung ermöglicht eine besonders einfache Erfassung des Verschleißzustandes bzw. Verschleißgrades. Die Einfachheit der Erfassung besteht insbesondere darin, dass der Verschleißsensor nicht an einem rotierenden Bauteil wie vorstehend beschrieben angebracht werden muss. Vielmehr kann der Verschleißsensor ruhend angeordnet werden, wodurch sich die Signalübertragung, die Ausgestaltung des Sensors an sich und die Signalgüte verbessert. Da Verschleißsensor und Betätigungselement somit relativ zueinander gesehen ruhend angeordnet sind, kann durch eine derartige Anordnung die Verschleißerfassung einerseits vereinfacht werden und andererseits verbessert werden.
Zudem ist denkbar, dass mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung das Betätigungselement in Richtung des Verschleißsensors verschiebbar ist. Demzufolge verringert sich mit steigendem Verschleiß bzw. Verschleißgrad der Reibbelaganordnung der axiale Abstand zwischen dem Betätigungselement und dem Verschleißsensor.
Durch eine derartige Verringerung kann auf der einen Seite die Anzahl an verschiedenen Verschleißsensortypen vergrößert werden. Schließlich erlaubt eine Verringerung des axialen Abstandes ab einem hinreichend kleinen axialen Abstand beispielsweise die Verwendung eines Kontakt-Verschleißsensors, welcher in der Regel sehr kostengünstig und zuverlässig aufgebaut ist. Auf der anderen Seite kann mit sinkendem Abstand die Erfassungsgenauigkeit des Verschleißsensors verbessert werden bzw. dessen Erfassungsbereich sehr engen Grenzen zugeordnet werden, was ebenfalls mit einer Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit einhergeht.
Außerdem ist es möglich, dass das Betätigungselement wenigstens einen Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich für den Verschleißsensor aufweist. Das Vorsehen eines Erfassungsbereichs und/oder Kontaktbereichs an dem Betätigungselement verbessert ebenfalls die Erfassungsgenauigkeit des Verschleißsensors. Im Übrigen kann eine Anpassung beispielsweise durch Änderung der Geometrie, des Materials oder des Oberflächenzustandes des Erfassungsbereichs und/oder Kontaktbereichs spezifisch an den jeweiligen verwendeten Verschleißsensortyp angepasst werden. Durch diese Maßnahme kann ein noch genaueres bzw. verbessertes Zusammenwirken zwischen dem Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich und dem Verschleißsensor erfolgen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit und damit die Messgenauigkeit weiter gesteigert werden kann.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Druckplatte mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung durch wenigstens eine Federeinrichtung axial bezogen auf die Mittelachse der Kupplungseinrichtung nachstellbar ist und die daraus resultierenden Stellungen der Federeinrichtung über wenigstens eine Ein- und Ausrückeinrichtung an das Betätigungselement übertragbar ist. Die Federeinrichtung sorgt somit für eine verschleißabhängige und axiale Nachstellung der Druckplatte, da sonst aufgrund des entstehenden axialen Spiels infolge des Verschleißes ein sicherer Betrieb der Kupplungseinrichtung ab einem gewissen Verschleißgrad nicht mehr möglich wäre. Im Übrigen kann durch die Nachstellung eine spielfreie, axial stets vorgespannte und dadurch geometrisch definierte Anordnung der für die Erfassung des Verschleißes mitverantwortlichen Bauteile (wie Druckplatte, Reibbelaganordnung, Federeinrichtung, Ein- und Ausrückeinrichtung und Betätigungselement) erfolgen, was für eine genaue Erfassung des Verschleißes der Kupplungseinrichtung besonders wichtig ist. Die Federeinrichtung weist ferner ein Federpaket mit mehreren Federelementen, insbesondere Membranfederelemente, auf. Die Federelemente können alternativ auch als Tellerfederelemente ausgebildet sein.
Ebenfalls ist vorstellbar, dass die Federeinrichtung mit wenigstens einem Axialstützelement und wenigstens einem Ansatzbereich der Druckplatte eine Flebelanordnung derart ausbildet, dass mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung das Betätigungselement, insbesondere axial, mittels der Federeinrichtung in Richtung des Verschleißsensors verschiebbar ist. Die Flebelanordnung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung deshalb besonders vorteilhaft, da sie an dem Axialstützelement einen kinematischen Anlenkpunkt für die Federeinrichtung definiert. Dieser Anlenkpunkt ist in einem radialen Zwischenbereich zwischen Innendurchmesser und Außendurchmesser der Federeinrichtung angeordnet. Flierdurch hat eine axiale Verschiebung des Ansatzbereichs der Druckplatte in Richtung der Gegendruckplatte am Außendurchmesser der Federeinrichtung, ähnlich zu der Kinematik einer Wippe, eine entgegengesetzte axiale Verschiebung von dessen Innendurchmesser zur Folge. An dem Innendurchmesser wiederum wirkt die Federeinrichtung mit der Ein- und Ausrückeinrichtung derart zusammen, dass die entgegengesetzte axiale Verschiebung infolge des Verschleißes an das Betätigungselement übertragen und somit vom Verschleißsensor erfasst werden kann. Demzufolge ist erst durch eine derartige kinematische Beziehung eine axiale Annäherung des Betätigungselements an den Verschleißsensor bei steigendem Verschleiß gewährleistet.
Darüber hinaus ist denkbar, dass das Betätigungselement zu dessen axial definierter Positionierung durch wenigstens ein weiteres Federelement axial vorgespannt ist. Das weitere Federelement ist als elastisches Widerlager zu der vorstehend beschriebenen entgegengesetzten axialen Verschiebung des Betätigungselements anzusehen. Somit kann das Betätigungselement sicher gegen die Ein- und Ausrückeinrichtung axial vorgespannt werden, welche aufgrund ihrer wälzgelagerten oder gleitgelagerten Ausgestaltung gewissem axialen Spiel unterworfen ist. Insofern kann durch das weitere Federelement die axiale Positionierung des Betätigungselementes definiert erfolgen, wodurch der ungenaue Einfluss des Axialspiels der Ein- und Ausrückeinrichtung auf das Betätigungselement unterbunden werden und damit Erfassungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
Weiterhin ist möglich, dass mittels des Verschleißsensors anhand der axialen Stellung der Druckplatte und/oder der Gegendruckplatte wenigstens ein Verschleißzustand der Reibbelaganordnung erfassbar ist. Sowohl Druckplatte als auch Gegendruckplatte sind unmittelbar mit der Reibbelaganordnung im montierten Zustand der Kupplungseinrichtung wirkverbunden. Aufgrund dieser unmittelbaren Kopplung von Druckplatte und Gegendruckplatte mit der Verschleiß unterworfenen Reibbelaganordnung kann eine noch genauere, weil direkte Erfassung von deren Verschleiß bzw. Verschleißgrad erfolgen, da der Verschleiß nicht über die axiale Verschiebung der Federeinrichtung, der Ein- und Ausrückeinrichtung sowie des Betätigungselements erfolgen müsste.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Druckplatte und/oder die Gegendruckplatte wenigstens einen Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich für den Verschleißsensor aufweist. Das Vorsehen eines Erfassungsbereichs und/oder Kontaktbereichs an der Druckplatte und/oder die Gegendruckplatte verbessert ebenfalls die Erfassungsgenauigkeit des Verschleißsensors. Im Übrigen kann eine Anpassung beispielsweise durch Änderung der Geometrie, des Materials oder des Oberflächenzustandes des Erfassungsbereichs und/oder Kontaktbereichs spezifisch an den jeweiligen verwendeten Verschleißsensortyp angepasst werden. Durch diese Maßnahme kann ein noch genaueres bzw. verbessertes Zusammenwirken zwischen dem Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich und dem Verschleißsensor erfolgen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit und damit die Messgenauigkeit weiter gesteigert werden kann.
Ferner ist vorstellbar, dass der Verschleißsensor druckluftkompressorseitig an einer Gehäusewandung des Druckluftkompressors angeordnet ist. Eine derartige Anordnung bietet insbesondere im Hinblick auf die Montierbarkeit, Messgenauigkeit und den Schutz des Verschleißsensors Vorteile, da dieser einfach in einer Gehäuseaussparung positionsgetreu montiert werden kann. Im Übrigen kann durch geeignete Ausgestaltung des Gehäuses und des Betätigungselements sowie deren gegenseitiger Abdichtung eine Erfassungs- bzw. Messkammer vorgesehen werden, in welcher der Verschleißsensor vor äußeren Einflüssen wie Schmutz, Öl, Abriebpartikel usw. geschützt ist. Diese vorstehend beschriebenen Maßnahmen erhöhen insbesondere die Zuverlässigkeit des Verschleißsensors sowie dessen Mess- bzw. Erfassungsgenauigkeit.
Auch denkbar ist, dass der Verschleißsensor als optischer und/oder induktiver und/oder kapazitiver und/oder ultraschallbasierter Abstandssensor ausgebildet ist. Derartige Abstandssensoren bieten insbesondere den Vorteil die Distanz des Erfassungsbereichs und/oder Kontaktbereichs des Betätigungselements kontinuierlich und stufenlos zu erfassen. Wie vorstehend beschrieben ist die Distanz des Erfassungsbereichs und/oder Kontaktbereichs aufgrund der kinematischen Hebelanordnung der Federeinrichtung ein charakteristisches Maß für den Verschleiß bzw. Verschleißgrad der Kupplungseinrichtung. Die kontinuierliche und stufenlose Erfassung des Verschleißes bietet vor allem den Vorteil verschiedene Verschleißkategorien mittels eines Steuergerätes des Nutzfahrzeugs zu definieren, welches mit dem Verschleißsensor verbunden ist und die Signalverarbeitung übernimmt. Eine erste Verschleißkategorie könnte in diesem Zusammenhang beispielsweise die optische und/oder akustische Ausgabe eines ersten Warnsignals an den Fahrzeugführer des Nutzfahrzeugs sein, dass innerhalb eines zukünftigen definierten Zeitpunkts bzw. Zeitdauer (z.B. Kilometer oder Zeitangabe) die Wartung der Kupplungseinrichtung ansteht. Eine zweite Verschleißkategorie kann demzufolge in Form eines Warnsignals erfolgen, wonach die Kupplungseinrichtung schnellstmöglich geartet werden sollte. Darüber hinaus ist ein derartiger Abstandssensor besonders verschleißunempfindlich, da er den Verschleiß der Kupplungseinrichtung berührungslos erfassen kann.
Überdies ist möglich, dass der Verschleißsensor als optischer und/oder induktiver und/oder kapazitiver und/oder ultraschallbasierter Näherungssensor ausgebildet ist. Ein derartiger Näherungssensor ist besonders verschleißunempfindlich, da er den Verschleiß der Kupplungseinrichtung berührungslos erfassen kann. Zudem kann ein derartiger Näherungssensor kostengünstig und technisch einfach aufgebaut sein. Ein weiterer Vorteil des Näherungssensors ist der, dass dieser den Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich des Betätigungselements aufgrund seines begrenzten Erfassungsbereiches erst dann erfassen kann, wenn sich der Verschleißzustand allmählich einem kritischen Zustand annähert. Mit anderen Worten kann der Verschleißzustand dadurch wesentlich effektiver erfasst werden, da der Verschleißzustand in einem unkritischen Bereich noch nicht unbedingt erfasst werden muss. Im Übrigen ist auch mittels des Näherungssensors eine erste und zweite Verschleißkategorie wie vorstehend beschrieben realisierbar.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Verschleißsensor optischer und/oder induktiver und/oder kapazitiver und/oder ultraschallbasierter und/oder widerstandsänderungsbasierter Kontaktsensor ausgebildet ist. Ein Kontaktsensor stellt insbesondere eine kostengünstige und technisch einfach aufgebaute Lösung zur Verschleißüberwachung der Kupplungseinrichtung dar. Ferner liefert der Kontaktsensor lediglich dann ein Verschleißwarnsignal, wenn ein definierter Verschleißzustand bzw. Verschleißgrad erreicht worden ist, wodurch sich die Signalverarbeitung für ein oder mehrere mit dem Verschleißsensor verbundene Steuergeräte ebenfalls verringert.
Zudem vorstellbar ist, dass die Kupplungseinrichtung als drucklos geschlossene Kupplungseinrichtung ausgebildet ist. Eine derartige drucklos geschlossene Ausgestaltung erhöht insbesondere die Betriebssicherheit des Nutzfahrzeugs, da selbst bei einem Ausfall der pneumatischen Druckversorgung des Betätigungselements ein sicherer und kontinuierlicher Betrieb des Druckluftkompressors aufrechterhalten werden kann. Denn die Betätigung bzw. das Zusammendrücken von Druckplatte und Gegendruckplatte zur Drehmomentübertragung erfolgt lediglich durch die Federeinrichtung und damit unabhängig von dem Druckzustand des pneumatischen Betätigungselements in Form eines Ringkolbens.
Außerdem ist denkbar, dass die Kupplungseinrichtung als drucklos geöffnete Kupplungseinrichtung ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung erfolgt die Betätigung bzw. das Zusammendrücken von Druckplatte und Gegendruckplatte zur Drehmomentübertragung in Abhängigkeit von dem Druckzustand des pneumatischen Betätigungselements in Form eines Ringkolbens. Im Übrigen kann in einer drucklos geöffneten und demzufolge druckbeaufschlagt geschlossenen Ausgestaltung die Federeinrichtung zum Anpressen von Druckplatte und Gegendruckplatte wesentlich einfacher bzw. kostengünstiger sowie kompakter ausgebildet werden. Schließlich erfolgt die Anpressung bzw. das Zusammendrücken von Druckplatte und Gegendruckplatte im Wesentlichen durch die Druckbeaufschlagung des Betätigungselements in Form eines pneumatisch betätigbaren Ringkolbens.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Druckluftkompressor für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, der mit wenigstens einer wie vorstehend beschriebenen Kupplungseinrichtung ausgestattet ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines/der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels/e näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in einem unverschlissenen Zustand;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 1 in einem verschlissenen Zustand;
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in einem unverschlissenen Zustand;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 3 in einem verschlissenen Zustand;
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in einem unverschlissenen Zustand; und
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 5 in einem verschlissenen Zustand. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 10 zur Anordnung zwischen einem nicht näher dargestellten Fahrantrieb und einem nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen Druckluftkompressor eines Nutzfahrzeugs.
Die Kupplungseinrichtung 10 wird aber beispielsweise durch ein Kupplungszahnrad 12 angetrieben, das wiederum mit einer Motorabtriebswelle und einem entsprechenden Motorzahnrad (nicht in Fig. 1 gezeigt) über einen Zahntrieb oder Zahnriemen gekoppelt und angetrieben wird, so dass sich die Kupplungseinrichtung 10 um die Drehachse M (auch Mittelachse M) dreht.
Das von dort anliegende Drehmoment kommt somit über das Kupplungszahnrad 12 eingangsseitig an die Kupplungseinrichtung 10 an.
Die Kupplungseinrichtung 10 weist ein Kupplungszahnrad 12 auf.
Das Kupplungszahnrad 12 weist gemäß Fig. 1 weiter einen Zahnradkörper 14 auf.
Der Zahnradkörper 14 wiederum weist an seinem radialen Außenbereich eine Außenverzahnung 14a bzw. Außenzahnkranz 14a auf.
Ferner weist die Kupplungseinrichtung 10 einen Zahnradträger 16 auf.
Der Zahnradträger 16 ist insbesondere als Flub 26 ausgebildet.
Das Kupplungszahnrad 12 ist im Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Schrauben 18 an den Zahnradträger 16 verschraubt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Kupplungszahnrad 12 mit einer üblichen Welle- Nabe-Verbindung mit dem Zahnradträger 16 gekoppelt ist.
Des Weiteren weist die Kupplungseinrichtung 10 eine Gleitlagerbuchse 20 auf. Die Kupplungseinrichtung 10 weist einen Lagerflansch 22 auf, auf dem die Gleitlagerbuchse 20 gleitend gelagert ist.
Im Lagerflansch 22 sind Druckölbohrungen 23 zur Ölversorgung der Gleitfläche 24 zwischen Gleitlagerbuchse 20 und Lagerflansch 22 vorgesehen.
Die Kupplungseinrichtung 10 weist außerdem eine Kurbelwelle 28 auf.
Der Lagerflansch 22 ist dabei auf einem Befestigungsbolzen 30 aufgefädelt, der in die Kurbelwelle 28 eingeschraubt ist.
Die Kupplungseinrichtung 10 weist ferner ein Gehäuse 32 auf, auch Kompressorkurbelgehäuse 32 genannt.
Im Gehäuse 32 ist eine weitere Gleitlagerbuchse 34 vorhanden, in der die Kurbelwelle 28 gelagert ist.
Die Kurbelwelle 28 hat im montierten Zustand im Bereich der Gleitlagerbuchse 34 eine Ölnut 36, die zur Ölversorgung der Gleitlagerpaarung der Kurbelwelle 28 mit der Gleitlagerbuchse 34 dient.
Ebenfalls auf dem Befestigungsbolzen 30 ist ein Kupplungsrad 38a angeordnet.
Das Kupplungsrad 38a weist eine Druckluftkompressor seitige Kupplungsnabe 38 auf.
Ferner ist das Kupplungsrad 38a und mit der Kupplungsnabe 38 einstückig bzw. integral ausgebildet.
Die Kupplungsnabe 38 wiederum ist mit der Kurbelwelle 28 drehfest verbunden. Die Kupplungseinrichtung 10 weist eine Lamellenkupplung 40 auf, die im eingekuppelten Zustand den Zahnradträger 16 mit dem Kupplungsrad 38a reibschlüssig zur Drehmomentübertragung verbindet.
Bei der Lamellenkupplung 40 der Kupplungseinrichtung 10 handelt es sich um eine drucklos geschlossene Kupplung („normally closed“ Kupplung).
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Erfindung im Zusammenhang mit drucklos geöffneten Kupplungen („normally open“ Kupplungen) realisiert wird.
Die Lamellenkupplung 40 weist weiter eine Glocke 42 auf, gegen die die Lamellenpakete entsprechend angestellt werden können.
Die Kupplungseinrichtung 10 und die Lamellenkupplung 40 weisen weiter Lamellen 40a auf, die am Zahnradträger 16 angeordnet und dort axial beweglich geführt sind.
Der Zahnradträger 16 (auch Hub 26) bildet mit seinem dem Kupplungszahnrad 12 abgewandten Endbereich hier eine fahrantriebsseitige Kupplungsnabe 27 aus, auf der die Lamellen 40a geführt sind.
Die Lamellen 40b sind in der Glocke 42 aufgefädelt bzw. in dieser angeordnet und dort axial beweglich geführt.
Die Glocke 42 ist beweglich ausgebildet, während das Kupplungsrad 38a drehfest an der Kurbelwelle 28 befestigt ist.
Die Glocke 42 bildet mit einem Kragen eine innere Ansatzschulter aus, gegen die eine Gegendruckplatte 42a angepresst ist und das Kupplungsrad 38a bildet eine entsprechende Druckplatte 38b aus. Zwischen Druckplatte 38b und der Gegendruckplatte 42a sind die Lamellen 40a und 40b, die die Reibbelaganordnung 40c ausbilden, gehalten bzw. angeordnet.
Weiter ist ein Tellerfederpaket 44 vorgesehen sowie ein Hebel 46. Der pneumatische Betätigungszylinder 48 ist für die pneumatische Betätigung der Lamellenkupplung 40 vorgesehen.
Durch entsprechende pneumatische Betätigung kann ein Ausrückelement 50 mit einem Ausrücklager 52 zur Bewegung des Federpakets 44 und damit des Hebels 46 bewegt werden.
Der Pneumatikzylinder 48 ist weiter zur definierten Position mit einer Positionierungsfeder 54 versehen.
Weiter ist der Pneumatikzylinder 48 mit entsprechenden Radialdichtungen 48a und 48b gegen die entsprechenden Gehäusewandungen abgedichtet und an diesen gleitend geführt.
Im Gehäuse 32 ist weiter ein induktiver Sensor 56 vorgesehen.
Der Pneumatikzylinder 48 weist einen Positionierungskragen 48c zur radialen und axialen Lagerung der Feder 54 auf. Der Positionierungskragen 48c ist als rotationssymmetrischer, axialer Ringvorsprung ausgebildet und ist in Richtung des induktiven Sensors 56 ausgerichtet und dient zur entsprechenden Signalauslösung des Sensors 56, wie nachstehend beschrieben.
Der Positionierungskragen 48c kann radial geschlossen umlaufend ausgebildet sein.
Denkbar ist jedoch auch, dass der Positionierungskragen 48c mit radialen Ausnehmungen ausgebildet ein kann.
Die Funktion der Kupplungseinrichtung 10 lässt sich wie folgt beschreiben:
Die Kupplungseinrichtung 10 ist eine drucklos geschlossene Kupplung („normally closed“ Kupplung), die also im unbetätigten Zustand eingekuppelt ist. Dies bedeutet, dass ohne Betätigung des Pneumatikzylinders 48 das Drehmoment vom Kupplungszahnrad 12 auf die Kurbelwelle 28 über die Lamellenkupplung 40 übertragen wird.
Dazu wird das vom Kupplungszahnrad 12 anliegende Drehmoment über die geschlossene Lamellenkupplung 40 vom Hub 26 bzw. Zahnradträger 16 auf das Kupplungsrad 38a und damit auf die Kurbelwelle 28 übertragen.
Um die Kupplung zu öffnen wird der Pneumatikzylinder 48 entsprechend in Richtung der Lamellenkupplung 40 bewegt, wodurch durch das Ausrückelement 50 bzw. die Betätigungsbuchse 50 zunächst das Federpaket 44 und hierdurch auch der Hebel 46 betätigt wird.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels (nicht in Fig. 1 gezeigt) kann die Betätigungsbuchse 50 bzw. das Ausrückelement 50 entfallen, so dass das Ausrücklager 52 im montierten Zustand axial direkt an das Federpaket 44 angestellt ist.
Die Glocke 42 wird sodann entsprechend derart bewegt, dass die Lamellen 40a und 40b der Lamellenkupplung 40 nicht mehr gegeneinander gepresst sind, wodurch der Reibschluss gelöst und hierdurch die Kupplungseinrichtung 10 in den ausgekuppelten Zustand überführt wird.
Die Feder 54 dient zur definierten Positionierung des Pneumatikzylinders 48 auch im unbelasteten Zustand, so dass der Hubweg des Pneumatikzylinders 48 stets bei idealen Bedingungen gleich sein sollte.
Im unverschlissenen Zustand ist der Positionierungskragen 48c am Pneumatikzylinder 48 derart weit vom Sensor 56 entfernt, dass der Sensor 56 kein entsprechendes Signal erzeugen kann.
Fig. 2 zeigt, dass hier im verschlissenen Zustand der Sensor 56 vom Positionierungskragen 48c berührt und hierdurch ein Signal erzeugt werden kann. Dementsprechend ist die Dicke der Reibbelaganordnung in den Lamellen 40a erfassbar, da über den Abstand des Sensorpins zum Sensor 56 der Verschleißzustand ermöglicht ist.
Somit ist mittels des Verschleißsensors anhand der axialen Stellung des Betätigungselements, hier des Pneumatikzylinders 48 der Verschleißzustand der Reibbelaganordnung erfassbar.
Die axiale Stellung des Betätigungselements, d.h. des Pneumatikzylinders 48 und damit des Positionierungskragens 48c ist abhängig von der noch vorhandenen Dicke der Lamellen 40a in der Lamellenkupplung 40, d.h. der Reibbeläge in der Lamellenkupplung 40.
Die Kupplungseinrichtung 10 ist somit mit einerfahrantriebsseitigen Kupplungsnabe 27 ausgestattet, nämlich dem Hub 26 bzw. dem Zahnradträger 16, an dem das Kupplungszahnrad 12 befestigt ist. Außerdem ist eine druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe 38 vorgesehen, nämlich das Kupplungsrad 38a, das zum Antrieb der Kurbelwelle 28 dient.
Das Kupplungsrad 38a weist im radial äußeren Bereich, der flanschartig ausgebildet ist, die Druckplatte 38b mit einer Reibfläche auf, die auf einer Seite die Lamellenkupplung 40 begrenzt und das Lamellenpaket mit Kraft beaufschlagt, während auf der anderen Seite die Gegendruckplatte 42a an der Glocke 42 als Widerlager bzw. Gegenfläche dient.
Die Lamellenkupplung 40 weist Lamellen 40a auf, die auf dem Hub 26 aufgefädelt sind und im geschlossenen Zustand im Reibschluss mit Lamellen 40b stehen, die auf der Glocke 42 aufgefädelt sind.
Die Lamellen 40a und Lamellen 40b bilden eine Reibbelaganordnung 40c aus.
Denkbar ist beispielsweise, dass nur eine Art der Lamellen 40a mit Reibbelägen versehen ist. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, dass beide Arten von Lamellen 40a, d.h. die auf dem Hub 26 aufgefädelten Lamellen 40a, als auch die auf der Glocke 42 aufgefädelten Lamellen 40a jeweils mit Reibbelägen versehen sind.
Der Verschleißsensor 56 kann dabei sowohl im teilweise geschlossenen als auch im geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung 10 den Verschleißzustand messen, d.h. im geschlossenen und damit eingekuppelten Zustand als auch im Zustand bei schleifender Kupplung.
Mittels der Druckplatte 38b, d.h. dem Kupplungsrad 38a sind die Reibbeläge der Lamellenkupplung 40, d.h. die Reibbelaganordnung 40c derart andrückbar beziehungsweise, dass die fahrantriebsseitige Kupplungsnabe 27 und die druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe 38 wenigstens teilweise drehfest oder drehfest miteinander gekoppelt sind, wodurch ein Drehmoment vom Kupplungszahnrad 12 auf die Kurbelwelle 28 übertragbar ist.
Mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung 40c in der Lamellenkupplung 40 wird das Betätigungselement, d.h. der Pneumatikzylinder 48 mit dem Positionierungskragen 48c in Richtung des Verschleißsensors 56 verschoben.
Dies erfolgt dadurch, dass bei verschlissenen Reibbelägen in der Lamellenkupplung 40 über das Federpaket 44 das Ausrückelement 50 den Pneumatikzylinder 48 mit dem Positionierungskragen 48c mehr in Richtung des Sensors 56 verschiebt.
Die Stellung des Betätigungselement 48, also des Betätigungszylinder 48 zum Ein- und Ausrücken der Druckplatte 38b, hat axiale Stellung bezogen auf eine Mittelachse M der Kupplungseinrichtung, die wenigstens teilweise abhängig von der Dicke der Reibbelaganordnung 40c ist.
Mittels des Verschleißsensors 56 anhand der axialen Stellung des Betätigungszylinder 48 und des Positionierungskragens 48c der Verschleißzustand der Reibbelaganordnung 40c erfasst werden (vgl. Fig. 2). Denn mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung 40c wird der Betätigungszylinder 48 und der Positionierungskragens 48c in Richtung des Verschleißsensors 56 verschoben.
Der Positionierungskragen 48c bildet dann den Kontaktbereich für den Verschleißsensor 56 aus.
Die Glocke 42 und die Druckplatte 38b stellen sich mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung 40c durch das Tellerfederpaket 44 axial bezogen auf die Mittelachse M der Kupplungseinrichtung 10 nach und die daraus resultierenden Stellungen der Federeinrichtung werden über wenigstens eine Ein- und Ausrückeinrichtung an den Betätigungszylinder 48 übertragen.
Das Tellerfederpaket 44 bildet mit dem Ausrückelement 50 und dem Hebel 46 und einem Teil der Glocke 42 eine Hebelanordnung aus, die mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung 40c den Betätigungszylinder 48 und der Positionierungskragens 48c in Richtung des Verschleißsensors 56 schiebt.
Der Betätigungszylinder 48 wird zu definierten Positionierung durch die Feder 54 axial vorgespannt bzw. positioniert.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 110 im unverschlissenen Zustand.
Die Kupplungseinrichtung 110 ist dabei identisch aufgebaut wie die Kupplungseinrichtung 10 und weist sämtliche strukturellen und funktionalen Merkmale auf, wie sie im Zusammenhang mit der Kupplungseinrichtung 10 vorstehend beschrieben sind.
Lediglich der Sensor 56 ist hier durch einen optischen Sensor 156 ersetzt.
Sämtliche bereits in den Fig. 1 und 2 gezeigten Elemente sind mit Bezugszeichen versehen, die um den Wert 100 erhöht wurden. Fig. 4 zeigt die Kupplungseinrichtung 110 im verschlissenen Zustand.
Hier ist der Sensorfinger am Sensor 156 und löst den Sensor 156 aus.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 210 im unverschlissenen Zustand.
Die Kupplungseinrichtung 210 ist dabei identisch aufgebaut wie die Kupplungseinrichtung 10 und weist sämtliche strukturellen und funktionalen Merkmale auf, wie sie im Zusammenhang mit der Kupplungseinrichtung 10 vorstehend beschrieben sind.
Lediglich der Sensor 56 ist hier durch einen Mikroschalter 256 ersetzt.
Sämtliche bereits in den Fig. 1 und 2 gezeigten Elemente sind mit Bezugszeichen versehen, die um den Wert 200 erhöht wurden.
Fig. 6 zeigt die Kupplungseinrichtung 210 im verschlissenen Zustand.
Der Mikroschalter 256 wird hier durch die Radialdichtung 248a im in Fig. 6 gezeigten verschlissenen Zustand betätigt, wodurch der Verschleiß entsprechend detektiert wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Kupplungseinrichtung
12 Kupplungszahnrad
14 Zahnradkörper
14a Außenverzahnung bzw. Außenzahnkranz 16 Zahnradträger
18 Schrauben
20 Gleitlagerbuchse
22 Lagerflansch
23 Druckölbohrung
24 Gleitfläche
26 Hub
27 Kupplungsnabe
28 Kurbelwelle
30 Befestigungsbolzen
32 Gehäuse
34 Gleitlagerbuchse
36 Ölnut
38a Kupplungsrad
38 druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe
38b Druckplatte
40 Lamellenkupplung
40a Lamellen
40b Lamellen
40c Reibbelaganordnung
42 Glocke
42a Gegendruckplatte
44 Tellerfederpaket
46 Hebel
48 Betätigungszylinder
48a Radialdichtung
48b Radialdichtung 48c Positionierungskragen 50 Ausrückelement, Betätigungsbuchse
52 Ausrücklager
54 Positionierungsfeder
56 Sensor
110 Kupplungseinrichtung
112 Kupplungszahnrad
114 Zahnradkörper
114a Außenverzahnung bzw. Außenzahnkranz
116 Zahnradträger
118 Schrauben
120 Gleitlagerbuchse
122 Lagerflansch
123 Druckölbohrung
124 Gleitfläche
126 Hub
127 Kupplungsnabe
128 Kurbelwelle
130 Befestigungsbolzen
132 Gehäuse
134 Gleitlagerbuchse
136 Ölnut
138a Kupplungsrad
138 druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe
138b Druckplatte
140 Lamellenkupplung
140a Lamellen
140b Lamellen
140c Reibbelaganordnung
142 Glocke
142a Gegendruckplatte 144 Tellerfederpaket
146 Hebel
148 Betätigungszylinder
148a Radialdichtung
148b Radialdichtung
148c Positionierungskragen
150 Ausrückelement, Betätigungsbuchse
152 Ausrücklager
154 Positionierungsfeder
156 Sensor
210 Kupplungseinrichtung
212 Kupplungszahnrad
214 Zahnradkörper
214a Außenverzahnung bzw. Außenzahnkranz 216 Zahnradträger
218 Schrauben
220 Gleitlagerbuchse
222 Lagerflansch
223 Druckölbohrung
224 Gleitfläche
226 Hub
227 Kupplungsnabe
228 Kurbelwelle
230 Befestigungsbolzen
232 Gehäuse
234 Gleitlagerbuchse
236 Ölnut
238a Kupplungsrad
238 druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe
238b Druckplatte
240 Lamellenkupplung 240a Lamellen
240b Lamellen
240c Reibbelaganordnung
242 Glocke 242a Gegendruckplatte
244 Tellerfederpaket 246 Hebel 248 Betätigungszylinder 248a Radialdichtung 248b Radialdichtung
148c Positionierungskragen 250 Ausrückelement, Betätigungsbuchse 252 Ausrücklager 254 Positionierungsfeder 256 Sensor
256 Mikroschalter
M Drehachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) zur Anordnung zwischen einem Fahrantrieb und einem Druckluftkompressor eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einerfahrantriebsseitigen Kupplungsnabe (27 ,127, 227), mit wenigstens einer Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c), mit wenigstens einer druckluftkompressorseitigen Kupplungsnabe (38, 138, 238), mit wenigstens einer Druckplatte (38b, 138b, 238b), mit wenigstens einer Gegendruckplatte (42a, 142a,
242a) und mit wenigstens einem Verschleißsensor (56, 156, 256), wobei im wenigstens teilweise geschlossenen oder im geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) die Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) mittels der Druckplatte (38b, 138b, 238b) an die Gegendruckplatte (42a, 142a, 242a) derart andrückbar ist, dass die fahrantriebsseitige Kupplungsnabe (27 ,127, 227) und die druckluftkompressorseitige Kupplungsnabe (38, 138, 238) wenigstens teilweise drehfest oder drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei der Verschleißsensor (56, 156, 256) zur Erfassung wenigstens einer Dicke der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) ausgebildet ist.
2. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) wenigstens ein Betätigungselement (48, 148, 248) zum Ein- und Ausrücken der Druckplatte (38b, 138b, 238b) aufweist, dessen axiale Stellung bezogen auf eine Mittelachse der Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) wenigstens teilweise abhängig von der Dicke der Reibbelaganordnung (40c, 140c,
240c) ist.
3. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verschleißsensors (56, 156, 256) anhand der axialen Stellung des Betätigungselements (48, 148, 248) wenigstens ein Verschleißzustand der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) erfassbar ist.
4. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) das Betätigungselement (48, 148, 248) in Richtung des Verschleißsensors (56, 156, 256) verschiebbar ist.
5. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (48, 148, 248) wenigstens einen Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich für den Verschleißsensor (56, 156, 256) aufweist.
6. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (38b, 138b, 238b) mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) durch wenigstens eine Federeinrichtung axial bezogen auf die Mittelachse der Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nachstellbar ist und die daraus resultierenden Stellungen der Federeinrichtung über wenigstens eine Ein- und Ausrückeinrichtung an das Betätigungselement (48, 148, 248) übertragbar ist.
7. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung mit wenigstens einem Axialstützelement und wenigstens einem Ansatzbereich der Druckplatte (38b, 138b, 238b) eine Flebelanordnung derart ausbildet, dass mit abnehmender Dicke der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) das Betätigungselement (48, 148, 248), insbesondere axial, mittels der Federeinrichtung in Richtung des Verschleißsensors (56, 156, 256) verschiebbar ist.
8. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (48, 148, 248) zu dessen axial definierter Positionierung durch wenigstens ein weiteres Federelement axial vorgespannt ist.
9. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verschleißsensors (56, 156, 256) anhand der axialen Stellung der Druckplatte (38b, 138b, 238b) und/oder der Gegendruckplatte (42a, 142a, 242a) wenigstens ein Verschleißzustand der Reibbelaganordnung (40c, 140c, 240c) erfassbar ist.
10. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (38b, 138b, 238b) und/oder die Gegendruckplatte (42a, 142a, 242a) wenigstens einen Erfassungsbereich und/oder Kontaktbereich für den Verschleißsensor (56, 156, 256) aufweist.
11. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißsensor (56, 156, 256) druckluftkompressorseitig an einer Gehäusewandung des Druckluftkompressors angeordnet ist.
12. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißsensor (56, 156, 256) als optischer und/oder induktiver und/oder kapazitiver und/oder ultraschallbasierter Abstandssensor ausgebildet ist.
13. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißsensor (56, 156, 256) als optischer und/oder induktiver und/oder kapazitiver und/oder ultraschallbasierter Näherungssensor ausgebildet ist.
14. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißsensor (56, 156, 256) optischer und/oder induktiver und/oder kapazitiver und/oder ultraschallbasierter und/oder widerstandsänderungsbasierter Kontaktsensor ausgebildet ist.
15. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) als drucklos geschlossene Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) ausgebildet ist.
16. Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) als drucklos geöffnete Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) ausgebildet ist.
17. Druckluftkompressor für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einer Kupplungseinrichtung (10, 110, 210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19756726A1 (de) 1997-12-19 1999-07-01 Mannesmann Sachs Ag Druckplattenbaugruppe
DE19810033A1 (de) 1998-03-09 1999-09-16 Mannesmann Sachs Ag Anordnung zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Reibungskupplung
FR2795468A1 (fr) 1999-06-25 2000-12-29 Valeo Dispositif de detection d'usure pour un embrayage a friction , en particulier pour vehicule automobile
DE19941208A1 (de) 1999-08-30 2001-03-01 Mannesmann Sachs Ag Reibungskupplung
GB2372330A (en) 1998-03-09 2002-08-21 Zf Sachs Ag An arrangement and method for monitoring the state of wear of a motor vehicle friction clutch
DE10210200A1 (de) * 2002-03-07 2003-10-09 Zf Sachs Ag Kupplungssystem
DE10229084A1 (de) 2002-06-28 2004-01-29 Zf Sachs Ag Reibungskupplung mit einer Drehmomenterfassungsanordnung und einer Verschleißerfassungsanordnung, Drehmomenterfassungsanordnung bzw. Verschleißerfassungsanordnung für eine Reibungskupplung
EP1616109A2 (de) 2003-04-22 2006-01-18 Valeo Embrayages Vorrichtung zur diagnose der reibbelagsabnutzung einer kupplung
DE102012219172A1 (de) * 2012-10-22 2014-04-24 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Kupplungsvorrichtung
DE102017104201A1 (de) * 2017-03-01 2018-09-06 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kupplungslagerung mit Ausrichtungselement für Kupplungsfeder

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2640088C3 (de) * 1976-09-06 1979-02-15 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen VerschleiBanzeigevorrichtung zur Bestimmung des Abriebs eines Kupplungsscheibenbelags
DE19754523A1 (de) * 1997-12-09 1999-06-10 Mannesmann Vdo Ag Anordnung zur Ermittlung des Verschleißes einer Fahrzeugkupplung
DE19756451C1 (de) * 1997-12-18 1998-12-24 Mannesmann Sachs Ag Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung des Verschleißes in einer Reibungskupplung
DE102004003287A1 (de) * 2003-02-11 2004-08-19 Zf Sachs Ag Kupplungsanordnung
DE102008043484A1 (de) * 2008-05-07 2009-11-12 Zf Friedrichshafen Ag Kopplungsanordnung, insbesondere zur wahlweisen Drehkopplung einer Eingangswelle eines Kompressors in einem Fahrzeug mit einem Antriebsorgan
DE102015204531A1 (de) * 2015-03-13 2016-09-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verschleißzustandsanzeige eines nachstellenden Schwungrades
DE102015121705A1 (de) * 2015-12-14 2017-06-14 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kupplungsanordnung, insbesondere zum optionalen Verbinden eines Luftverdichters mit einer Antriebseinrichtung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19756726A1 (de) 1997-12-19 1999-07-01 Mannesmann Sachs Ag Druckplattenbaugruppe
DE19810033A1 (de) 1998-03-09 1999-09-16 Mannesmann Sachs Ag Anordnung zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Reibungskupplung
GB2372330A (en) 1998-03-09 2002-08-21 Zf Sachs Ag An arrangement and method for monitoring the state of wear of a motor vehicle friction clutch
FR2795468A1 (fr) 1999-06-25 2000-12-29 Valeo Dispositif de detection d'usure pour un embrayage a friction , en particulier pour vehicule automobile
DE19941208A1 (de) 1999-08-30 2001-03-01 Mannesmann Sachs Ag Reibungskupplung
DE10210200A1 (de) * 2002-03-07 2003-10-09 Zf Sachs Ag Kupplungssystem
DE10229084A1 (de) 2002-06-28 2004-01-29 Zf Sachs Ag Reibungskupplung mit einer Drehmomenterfassungsanordnung und einer Verschleißerfassungsanordnung, Drehmomenterfassungsanordnung bzw. Verschleißerfassungsanordnung für eine Reibungskupplung
EP1616109A2 (de) 2003-04-22 2006-01-18 Valeo Embrayages Vorrichtung zur diagnose der reibbelagsabnutzung einer kupplung
DE102012219172A1 (de) * 2012-10-22 2014-04-24 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Kupplungsvorrichtung
DE102017104201A1 (de) * 2017-03-01 2018-09-06 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Kupplungslagerung mit Ausrichtungselement für Kupplungsfeder

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