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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftübertragungsmechanismus
und insbesondere auf einen Kraftübertragungsmechanismus,
der für
einen Kompressor verwendbar ist, welcher für eine Klimaanlage für ein Automobil
oder Fahrzeug angepaßt
ist, und für
einen Drehmomentbegrenzer (d.h. eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung),
der ganz allgemein in einer industriellen Vorrichtung oder einem
Gerät etc.
verwendet wird.
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Zunächst wird
unter Bezugnahme auf die 1A und 1B ein
firmenintern bekannter Kraftübertragungsmechanismus
beschrieben.
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Ein
Kugellager 9 ist zwischen einem Gehäuse 12 eines Kompressors
und einer Riemenscheibe 1 eingesetzt. Das Kugellager 9 hat
einen inneren Ring, der an dem Gehäuse 12 eines Kompressors feststehend
montiert ist, und einen äußeren Ring,
der an der Riemenscheibe 1 feststehend montiert ist. Eine
Nabe 2 ist an einer Welle 7 befestigt, die konzentrisch
zu der Riemenscheibe 1 angeordnet ist. Die Nabe 2 hat
einen Mittelabschnitt 2a, der an einem Abschnitt 7a mit
geringem Durchmesser der Welle 7 angebracht ist. Eine Mutter 8 ist
auf ein Gewinde auf einem Endabschnitt 7b der Welle 7 aufgeschraubt, um
die Nabe 2 fest mit der Welle 7 zu verbinden.
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Die
Riemenscheibe 1 enthält
eine zylindrische Krempe bzw. Rand 1a, die sich in deren
Axialrichtung erstreckt. Die Krempe 1a hat eine axiale Endoberfläche 1g,
in der drei Schrauben- bzw. Bolzenbohrungen 1h so vorgesehen
sind, daß sie
in Umfangsrichtung gesehen einen vorbestimmten konstanten Abstand
voneinander haben.
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Die
Nabe 2 besitzt eine zylindrische Krempe bzw. Rand 2b mit
einer äußeren Umfangsoberfläche 2c.
Ein ringförmiges
elastisches Bauteil 3 aus einem Gummimaterial ist über die
zylindrische Krempe 2b der Nabe 2 übergestülpt und
mittels eines Klebstoffs oder mit Hilfe einer Schweiß- oder
Ablagerungstechnik auf der äußeren Umfangsoberfläche 2c befestigt.
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Ein
ringförmiges
Haltebauteil 4 aus Metall ist über dem ringförmigen elastische
Bauteil 3 übergestülpt und
hat eine innere Umfangsoberfläche 4a,
die unter Zwang mit einer äußeren Umfangsoberfläche 3b des
ringförmigen
elastischen Bauteils 3 in Kontakt gebracht wird. Das ringförmige Haltebauteil 4 hat
einen Flansch 4e, der an dessen axialem Ende ausgebildet
ist. In dem Flansch 4e sind drei Durchgangsbohrungen 4f so
vorgesehen, daß sie
in Umfangsrichtung gesehen einen vorbestimmten konstanten Abstand
zueinander haben.
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Das
ringförmige
Haltebauteil 4 wird durch drei Bolzen 10 an der
axialen Endoberfläche 1g der Krempe 1a befestigt.
Genauer gesagt werden diese Bolzen 10 durch die Durchgangsbohrungen 4f des Haltbauteils 4 eingesetzt
und mit den Schrauben- bzw. Bolzenbohrungen 1h der Riemenscheibe 1 in Eingriff
gebracht.
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In
einem normalen Zustand des Kompressors, wenn eine Rotationskraft
von einer externen Kraftquelle (nicht gezeigt) auf die Riemenscheibe 1 wirkt,
treibt die Riemenscheibe 1 den Kom pressor durch das Haltebauteil 4,
das elastische Bauteil 3, die Nabe 2 und die Welle 7 an.
Wenn in dem Kompressor ein abnormer Zustand erzeugt wird, so daß eine übermäßige Rotationskraft,
die über
einem vorbestimmten Wert liegt, auf die Nabe 2 wirkt, wird
ein Schlupf zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 und der inneren Umfangsoberfläche 4a des
Haltebauteils 4 erzeugt, um dadurch die Übertragung
der Kraft auszusetzen. In diesem Fall dient das elastische Bauteil 3 dazu,
Stöße, die
in dem Kraftübertragungsmechanismus
erzeugt werden, zu absorbieren. Um die Absorption der Stöße zu erhöhen hat
das elastische Bauteil 3 vier bogenförmige Durchgangsbohrungen 3c,
die so ausgebildet sind, daß sie
einen konstanten Abstand zueinander haben. Es soll angemerkt werden,
daß jede der
bogenförmigen
Durchgangsbohrungen 3c das elastische Bauteil 3 in
einer ersten und zweiten Richtung, die einander gegenüberliegen,
durchdringt.
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Ferner
ist ein Vorsprung 3d auf einer inneren Umfangsoberfläche 3a des
elastischen Bauteils 3 ausgebildet. Der Vorsprung 3d wird
zwischen der Riemenscheibe 1 und der Nabe 2 gehalten,
um die Erzeugung eines Klapperns in der bekannten Art und Weise
zu vermeiden.
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In
einem Montageverfahren des Kraftübertragungsmechanismus
wird das elastische Bauteil 3 vorher an der Nabe 2 befestigt.
Das Haltebauteil 4 wird im ersten Schritt darüber aufgepreßt. Folglich
ist die Welle 7 mit der Nabe 2 verbunden und wird
anschließend
mit der Mutter 8 befestigt. Im letzten Schritt werden drei
Bolzen 10 durch die Durchgangsbohrungen 4f des
Haltebauteils 4 eingesetzt und mit den Schrauben- bzw.
Bolzenbohrungen 1h der Riemenscheibe 1 in Eingriff
gebracht.
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Der
Kraftübertragungsmechanismus
gemäß den 1A und 1B ist
hinsichtlich seiner Montage kompliziert, da es notwendig ist, mehrere
Bolzen zur Befestigung des Haltebauteils an der Riemenscheibe zu
verwenden.
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Ferner
ist aus der
EP 0 793
031 A1 eine ähnliche
Kraftübertragungsvorrichtung
für einen
Kompressor bekannt. Diese weist ebenfalls eine Riemenscheibe auf,
die auf einem Gehäuse
des Kompressors drehbar gelagert ist, um ein Drehmoment von einem
Fahrzeugmotor zu übertragen.
Eine auf der Drehwelle montierte Nabe überträgt die Drehbewegung von der
Riemenscheibe auf die Drehwelle.
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Zur
Kraftübertragung
ist ein elastisches Bauteil vorgesehen, das innere und äußere Umfangsoberflächen besitzt.
Entlang der äußeren Umfangsoberfläche der
Nabe ist ein erstes Haltebauteil vorgesehen, um das elastische Bauteil
zu halten. Ferner ist ein zweites Haltebauteil vorgesehen, das zum
Halten des elastischen Bauteils mit der Riemenscheibe verbunden
ist. Die ersten und zweiten Haltebauteile wirken in radialer Richtung
zusammen, um das elastische Bauteil während des normalen Betriebs
zur Übertragung
einer Drehung zu halten. Bei einer Fehlfunktion werden die ersten
und zweiten Haltebauteile durch Deformation des elastischen Bauteils
voneinander getrennt.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftübertragungsmechanismus
zu schaffen, der eine einfache Montage zur Befestigung eines Haltebauteils
an einer Riemenscheibe erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Kraftübertragungsmechanismus
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Kraftübertragungsmechanismus
vorgesehen, der folgende Bauteile aufweist: eine Riemenscheibe,
eine konzentrisch zur Riemenscheibe angeordnete Welle, eine an der
Welle befestigte Nabe, ein Haltebauteil, das gegenüber der
Nabe angeordnet ist, so daß ein
Raum in Radialrichtung dazwischen verbleibt, ein elastisches Bauteil,
das in den radialen Raum eingepaßt ist und eine Befestigungsvorrichtung
zur Befestigung des Haltebauteils an der Riemenscheibe. In dem Kraftübertragungsmechanismus weist
die Befestigungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Herstellung eines
Eingriffs des Haltebauteils mit der Riemenscheibe in einer Umfangsrichtung
auf, sowie einen Sprengring, der in einer ersten axialen Richtung
mit dem Haltebauteil in Eingriff steht, und der in einer zweiten
Axialrichtung, entgegengesetzt zur ersten Axialrichtung mit der
Riemenscheibe in Eingriff steht, um das Haltebauteil an der Riemenscheibe
zu befestigen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren deutlich. Von den Figuren zeigen:
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1A ist
eine Schnittansicht eines Kraftübertragungsmechanismus
aus dem Stand der Technik;
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1B ist
eine Vorderansicht des Kraftübertragungsmechanismus
gemäß 1A;
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2A ist
eine Schnittansicht eines Kraftübertragungsmechanismus
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2B ist
eine Vorderansicht des Kraftübertragungsmechanismus
gemäß 2A;
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3A ist
eine Schnittansicht eines Kraftübertragungsmechanismus
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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3B ist
eine Vorderansicht des Kraftübertragungsmechanismus
gemäß 3A.
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Im
folgenden wird ein Kraftübertragungsmechanismus
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben.
Der Kraftübertragungsmechanismus
weist ähnliche
Bauteile auf, die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In
dem Kraftübertragungsmechanismus
gemäß den 2A und 2B ist
der innere Ring des Kugellagers 9 am Gehäuse 12 des
Kompressors befestigt. Die Riemenscheibe 1 ist an einem äußeren Ring
des Kugellagers 9 befestigt. Die Nabe 2 hat einen
Mittelabschnitt 2a, der mit dem Abschnitt 7a mit geringem
Durchmesser der Welle 7 verbunden ist. Die Welle 7 ist
konzentrisch zu der Riemenscheibe 1 angeordnet, so daß die Nabe 2 durch
Verschrauben der Mutter 8 mit einem Gewinde, das auf dem Endabschnitt 7b der
Welle 7 ausgebildet ist, an der Welle 7 befestigt
ist.
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Die
zylindrische Krempe 1a der Riemenscheibe 1 hat
eine innere Umfangsoberfläche 1b,
auf der eine Aufnahmenut 1c für einen Sprengring vorgesehen
ist, die sich in Umfangsrichtung erstreckt. Eine Mehrzahl von Zapfenaufnahmebohrungen
(drei Bohrungen im dargestellten Ausführungsbeispiel) 1e sind an
den Positionen ausgebildet, die benachbart zur inneren Umfangsoberfläche 1b der
Rippe 1a sind, so daß sie
einen vorbestimmten konstanten Abstand in Umfangsrichtung zueinander
haben.
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Auf
der äußeren Umfangsoberfläche 2c der zylindrischen
Krempe 2b der Nabe 2 ist die innere Umfangsoberfläche 3a des
ringförmigen
elastischen Bauteils (das beispielsweise aus Gummi besteht) durch
Verkleben oder Ablagern oder irgendwelche anderen geeigneten Verfahren
befestigt. Das elastische Bauteil 3 dient dazu, Stöße, die
in dem Kraftübertragungsmechanismus
erzeugt werden, zu absorbieren. Die äußere Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 steht in Preßkontakt mit der inneren Umfangsoberfläche 4a des
ringförmigen
Preßkontakt-
bzw. Haltebauteils 4 für
das elastische Bauteil 3 (oder es wird dagegen gedrängt). Die
vier bogenförmigen
Durchgangsbohrungen 3c sind auf der Seite des elastischen
Bauteils 3 ausgebildet, um für Flexibilität zu sorgen.
Ferner ist auf der inneren Umfangsoberfläche 3a des elastischen
Bauteils 3 der Vorsprung 3d vorgesehen, der sowohl
durch die Riemenscheibe 1 als auch die Nabe 2 gehalten
wird, um ein Klappern oder eine unerwünschte Bewegung zu verhindern.
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Das
Haltebauteil 4 besitzt einen Flansch 4b, der an
dessen einem axialen Ende ausgebildet ist. Eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen
(drei Bohrungen im dargestellten Ausführungsbeispiel) 4c sind auf
dem Flansch 4b so ausgebildet, daß sie in der Umfangsrichtung
einen vorbestimmten konstanten Abstand zueinander haben.
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Eine
Mehrzahl von Eingriffszapfen (drei Zapfen im dargestellten Ausführungsbeispiel) 6 sind
in die Durchgangsbohrungen 4c des Haltebauteils 4 und
in die Zapfenaufnahmebohrungen 1e der Riemenscheibe 1 eingesetzt.
Ferner ist ein flexibler Sprengring 5 für die Sprengring-Aufnahmenut 1c der Riemenscheibe 1 angepaßt oder
darin eingesetzt. Folglich ist der Sprengring 5 mit dem
Haltebauteil 4 in der ersten Axialrichtung und mit der
Riemenscheibe 1 in der zweiten Axialrichtung in Eingriff.
Somit dient der Sprengring 5 dazu, nicht nur eine Bewegung
des Haltebauteils 4 zur Welle 7 hin zu beschränken, sondern
auch dazu, ein Entfernen oder Herausfallen der Eingriffszapfen 6 zu
verhindern.
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In
einem normalen Zustand, wenn von der äußeren Kraftquelle (nicht gezeigt)
ein Drehmoment auf die Riemenscheibe 1 wirkt, überträgt die Riemenscheibe 1 das
Drehmoment durch die Eingriffszapfen 6, das Haltebauteil 4,
das elastische Bauteil 3, die Nabe 2 und die Welle 7 auf
den Kompressor. Deshalb wird der Kompressor normalerweise in einer
Art und Weise betrieben, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt
ist.
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Im
folgenden wird angenommen, daß ein
Defekt oder irgend ein anderer abnormer Zustand am Kompressor erzeugt
wird, um dadurch für
ein übermäßiges Drehmoment
auf die Nabe 2 zu sorgen. In diesem Fall wird eine gleitende
Bewegung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 und der inneren Umfangsoberfläche 4a des
Haltebauteils 4 erzeugt. Daraus resultiert ein Versagen
der Übertragung
der Rotationskraft.
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Die
Beschreibung richtet sich im folgenden auf die Montage des Kraftübertragungsmechanismus gemäß den 2A und 2B.
Das elastische Bauteil 3 wird vorab an der Nabe 2 befestigt.
Im ersten Schritt wird die innere Umfangsoberflächeldes 4a Haltebauteils 4 auf die äußere Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 aufgepreßt, um eine Vorspannung in
radialer Richtung auf das elastische Bauteil 3 zu erzeugen.
Im nächsten
Schritt wird die Nabe 2, an der das elastische Bauteil 3 befestigt
ist, mit der Welle 7 verbunden. Danach wird die Mutter 8 verwendet,
um mit der Welle 7 verschraubt zu werden. Anschließend werden
die Eingriffszapfen 6 durch die Durchgangsbohrungen 4c des
Haltebauteils 4 und in die Zapfenaufnahmebohrungen 1e der Riemenscheibe 1 eingesetzt.
Im letzten Schritt wird der flexible Sprengring 5 an die
Sprengring-Aufnahmenut 1c der Riemenscheibe 1 angepaßt.
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Wenn
es erforderlich oder erwünscht
ist, kann die Konstruktion so geändert
werden, daß der Befestigungsaufbau
der Zapfenaufnahmebohrungen 1e, der Durchgangsbohrung 4c und
des Eingriffszapfens 6 an einer einzigen Position vorgesehen
ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 3A und 3B erfolgt
die Beschreibung hinsichtlich eines Kraftübertragungsmechanismus gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Kraftübertragungsmechanismus
weist ähnliche
Teile auf, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In
dem Kraftübertragungsmechanismus
gemäß den 3A und 3B wird
eine Ausnehmung 1f auf der inneren Umfangsoberfläche 1b der
Krempe 1a der Riemenscheibe 1 ausgebildet. Auf
der äußeren Umfangsoberfläche des
Flansches 4b des Haltebauteils 4 ist ein Vorsprung 4d ausgebildet.
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Bei
der Montage des Kraftübertragungsmechanismus
gemäß den 3A und 3B wird
der Sprengring 5 in die Sprengring-Aufnahmenut 1c der Riemenscheibe 1 eingesetzt.
Dabei wird der Vorsprung 4d des Haltebauteils 4 in
die Ausnehmung 1f der Riemenscheibe 1 eingesetzt,
so daß ein
Eingriff zwischen dem Vorsprung 4d und der Ausnehmung 1f in
der Umfangsrichtung hergestellt wird.
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Wenn
während
des normalen Zustandes die Rotationskraft von der äußeren Antriebsquelle
aufgenommen wird, dreht sich die Riemenscheibe 1, um das
Drehmoment durch das Haltebauteil 4, das elastische Bauteil 3,
die Nabe 2 und die Welle 7 auf den Kompressor
zu übertragen.
Deshalb wird der Kompressor normalerweise in der bekannten Art und
Weise angetrieben.
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Wenn
an dem Kompressor ein Defekt auftritt, wodurch die Nabe 2 mit
einem übermäßigen Drehmoment
versehen wird, wird eine gleitende Bewegung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 und der inneren Umfangsoberfläche 4a des
Haltebauteils 4 erzeugt. Dies führt zu einem Aussetzen der Übertragung
des Drehmoments.
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In
dem Kraftübertragungsmechanismus
gemäß den 3A und 3B kann
der Eingriff zwischen der Ausnehmung 1f und dem Vorsprung 4d in viele
Eingriffe abgewandelt werden, indem eine Mehrzahl an Ausnehmungen
und Vorsprüngen
vorgesehen wird. Der Vorsprung 4d des Preßkontakt- bzw.
Haltebauteils 4 und die Ausnehmung 1f der Riemenscheibe 1 werden
so geändert
oder abgewandelt, daß sie
jeweils eine Ausnehmung und einen Vorsprung darstellen.
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Zusätzlich kann
bei jedem der Kraftübertragungsmechanismen
die äußere Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 mit einer Befestigungskraft, die
kleiner als eine Befestigungskraft ist, die die innere Umfangsoberfläche des
elastischen Bauteils 3 und die äußere Umfangsoberfläche 2c der
Krempe 2b der Nabe 2 fixiert, an der inneren Umfangsoberfläche 4a des
Preßkontakt- bzw. Haltebauteils 4 befestigt
werden. Wenn in diesem Fall ein übermäßiges Drehmoment,
die über
den vorbestimmten Wert hinausgeht, zusätzlich an der Nabe 2 wirkt,
tritt ein Bruch oder eine Freigabe zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 3b des
elastischen Bauteils 3 und der inneren Umfangsoberfläche 4a des
Haltebauteils 4 auf, um dadurch die Übertragung der Kraft auszusetzen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Haltebauteil durch die Eingriffskonstruktion
zwischen dem Haltebauteil (zum Halten des elastischen Bauteils)
und der Riemenscheibe oder ansonsten zwischen den Befestigungszapfen
und dem Sprengring an der Riemenscheibe befestigt werden und deshalb kann
die Montage und der Befestigungsarbeit einfach und leicht gestaltet
werden.