DE102006023617A1 - Verdichter - Google Patents

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Johannes Fruntzek
Daniel Damson
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D9/00Couplings with safety member for disconnecting, e.g. breaking or melting member
    • F16D9/06Couplings with safety member for disconnecting, e.g. breaking or melting member by breaking due to shear stress

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Abstract

Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, ferner insbesondere Verdichter für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten, über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei die Antriebswelle (2) mit einer Riemenscheibe (1) in Wirkeingriff steht und zwischen Motor und Antriebswelle (2) eine Überlast-Sicherung angeordnet ist, wobei die Überlast-Sicherung wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Derartige Verdichter finden weitverbreitet Verwendung, insbesondere im Bereich von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen. Verdichter für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise über einen Riemen vom Motor, insbesondere Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben. Im modernen Fahrzeugbau kommen Verdichter mit Kupplung und Verdichter ohne Kupplung zum Einsatz, wobei bei den kupplungslosen Verdichtern der Kraftfluß zwischen Motor und Verdichter ständig geschlossen ist. Die Kälteleistung des Verdichters wird in diesem Fall durch die interne Mechanik des Verdichters geregelt, während bei Verdichtern mit Kupplung die Kälte- bzw. Verdichtungsleistung vor allem durch ein Einkuppeln bzw. Auskuppeln des Verdichters, d.h. durch die Laufzeit des Verdichters geregelt wird. Damit im Falle eines Defektes, beispielsweise eines mechanischen Blockierens eines kupplungslosen Verdichters der Fahrzeugmotor auch bei Vorliegen des Defekts noch problemlos weiter betrieben werden kann, sind kupplungslose Verdichter im allgemeinen mit einer Überlast-Sicherung ausgestattet. Die Überlast-Sicherung trennt im Falle eines Defekts den Kraftfluß zwischen Fahrzeugmotor und Verdichter.
  • Beispiele, bei denen eine Überlast das Versagen eines Bauteils aufgrund einer Verformung desselben nach sich zieht, sind aus der DE 10 2004 009 965 A1 oder der JP 2002-372130 AA bekannt. In der DE 10 2004 009 965 ist die Überlast-Sicherung durch Zugstäbe realisiert, während sie in der JP 2002-372130 durch Biegebalken realisiert ist.
  • Bei wechselnder Belastung können bei einer Konstruktion mit Zugstäben bzw. Biegebalken Ermüdungsbrüche auftreten, welche den Verdichter unerwünschterweise (obwohl kein Defekt desselben vorliegt) außer Betrieb setzen. Überlast-Sicherungen auf Basis von Zugstäben oder Biegebalken werden im allgemeinen gegossen, gesintert oder durch Massiv-Umformen hergestellt. Die gesinterten Überlast-Sicherungen sind teuer in der Herstellung und können zudem hohe Kerbwirkungen aufweisen, was sich negativ auf die Lebensdauer des Verdichters auswirkt. Gegossene Überlast-Sicherungen sind im allgemeinen derart toleranzbehaftet, daß ein Grenzdrehmoment nicht eindeutig einstellbar ist und dementsprechend eine teure Nachbearbeitung vonnöten ist. Beim Massiv-Umformen der Bauteile muß zudem auf die Veränderung der Materialeigenschaften geachtet werden. Dies zieht die Notwendigkeit einer der Massiv-Umformung folgenden Wärmebehandlung nach sich, was wiederum den Aufwand bei der Herstellung eines derartigen Verdichters erhöht.
  • Eine Alternative zur Verformung eines Bauteils bietet eine Überlast-Sicherung, welche auf dem Ausklinken und/oder dem Ausrücken einer Mechanik basiert. Derartige Überlast-Sicherungen sind vorwiegend im allgemeinen Maschinenbau anzutreffen. Beispielsweise sind sogenannte aus- bzw. durchrastende Sicherheitskupplungen bekannt, bei welchen federbelastete Klemmelemente, welche in der Regel durch Kugeln gebildet werden, bei einem bestimmten Grenzdrehmoment eine durch die belastenden Federn definierte Grenzfederkraft überwinden, und gegen die Grenzfederkraft aus ihren Lagersitzen herausgedrückt werden. Durch das Ausrücken bzw. Herausdrücken der Klemmelemente aus ihren Lagersitzen wird die Drehmomentübertragung unterbrochen. Geeignet sind derartige Überlast-Sicherungen aber eher für Konstruktionen, bei denen große Drehmomente (d.h. zum Beispiel im Anlagenbau) auftreten, da eine exakte Einstellung des Grenzdrehmoments prinzipiell schwierig ist.
  • Bei Kältemittelverdichtern für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen treten jedoch vergleichsweise geringe Drehmomente auf, während im Fahrzeugtriebstrang hohe Drehmoment-Wechselmomente auftreten, welche vom Verbrennungsmotor herrühren. Ferner ist bei Kältemittelverdichtern für Fahrzeugklimaanlagen die Notwendigkeit gegeben, daß das Auslösedrehmoment, bei welchem der Verdichter vom Fahrzeugmotor getrennt wird, sehr genau definiert werden kann. Dies erfordert eine sehr genaue Einstellung eines Grenzdrehmomentes, was bei einer Überlastsicherung, welche auf einem Ausklinken bzw. einem Ausrücken basiert, nicht ohne weiteres sicherzustellen ist.
  • Das Ausklinken einer Mechanik erfolgt nämlich beim Stand der Technik wie obenstehend erörtert durch das Überwinden einer Federkraft, wobei zu beachten ist, daß die Federn ein stark ausgeprägtes Setzverhalten haben, d.h. daß die Federkraft bzw. die Federkonstante mit zunehmendem Alter der Feder variiert. Damit kommt es zu Verschiebungen des Grenzdrehmoments mit zunehmendem Alter der Vorrichtung. In der Regel nimmt das Grenzdrehmoment mit der Zeit ab. Ein derartiges Verhalten ist im Bereich der Kraftfahrzeug-Klimaanlagen jedoch unerwünscht. Bei radial angeordneten Klemmelementen, teilweise auch bei axial angeordneten Klemmelementen, ist weiterhin ein Fliehkrafteinfluß festzustellen, welcher das Grenzdrehmoment verfälscht. Auch dies ist, wie bereits vorstehend erläutert, bei Verdichtern für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen unerwünscht.
  • Weiterhin kommt es beim Betrieb derartiger Überlast-Sicherungen zu einer thermischen Ausdehnung unter anderem des eine bzw. die Vorspannkraft übertragenden Bauteils. Bei Temperaturschwankungen von mehr als 100°C, die im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik auftreten, kann die Ausdehnung so groß sein, daß die Vorspannung der Feder nachläßt und die Überlast-Sicherung auslöst, obwohl kein Fehler vorliegt. Auch dies gilt es zu vermeiden.
  • Demnach sind die Überlast-Sicherungen gemäß dem Stand der Technik, welche auf einem Ausklinken bzw. einem Ausrücken einer Mechanik basieren, im Bereich der Kraftfahrzeug-Klimaanlagen sowohl preis- als auch konstruktionsbedingt eher ungünstig einzusetzen.
  • Ein weiteres Prinzip für eine Überlast-Sicherung ist beispielsweise aus der DE 100 33 607 bekannt und beruht auf dem Überwinden einer Reibkraft. Auf Reibung basierende Überlast-Sicherungen sind jedoch im allgemeinen leicht von den Montagebedingungen beeinflußbar bzw. in hohem Maße von denselben abhängig. So sind die Grenzdrehmomente bei gleicher Geometrie und gleicher Vorspannkraft bei unterschiedlicher Montage (trockener und geölter Montage) stark unterschiedlich. Wird bei der Montage zudem nur ein Gewinde verwendet, so ist die Bestimmung der Gewindereibung schwierig, was eine große Auswirkung auf das Auslösemoment hat. Dementsprechend sind die gewünschten Auslösemomente schwierig zu definieren.
  • Nach dem Auslösen der Überlast-Sicherung wird ferner die Drehmomentübertragung nicht vollständig getrennt; es herrscht ein Restreibmoment vor. Dieses Restreibmoment kann bei hohen Drehzahlen zu einer Reibschweißung führen, was die Funktion der Überlast-Sicherung aufhebt und ungewollt den Kraftfluß zwischen Motor und Verdichter wiederherstellt.
  • Wird eine auf Reibung basierende Überlast-Sicherung radial angeordnet, so wird weiterhin ab einer gewissen Grenzdrehzahl ein Fliehkrafteinfluß zur bestimmenden Größe, was zur Folge hat, daß auch bei einer derartigen Überlast-Sicherung das Grenzdrehmoment nicht präzise einstellbar ist.
  • Ferner ist auch bei Überlast-Sicherungen, welche auf Reibung basieren, die thermische Ausdehnung zu beachten, welche eine Temperaturabhängigkeit des Grenzdrehmoments und damit der Überlast-Sicherung bedingt. Wie bereits vorstehend erläutert, ist bei der Montage in einem Kraftfahrzeug ein ausgedehnter Temperaturbereich zu erwarten, in welchem der Betrieb des Verdichters erfolgt, so daß die thermische Ausdehnung zu weiteren unerwünschten Effekten führt.
  • Es kann somit festgehalten werden, daß auch Überlast-Sicherungen, welche auf dem Überwinden einer Reibkraft basieren, im Bereich der Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eher weniger geeignet erscheinen.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter bereitzustellen, welcher neben einem zuverlässigen Antrieb eine möglichst einfach konstruierte und somit kostengünstig herzustellende Überlast-Sicherung aufweist, welche im Falle eines Defektes den Kraftfluß zwischen einem Antriebsmotor und dem Verdichter zuverlässig unterbricht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdichter mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 13 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterentwicklungen und Details der Erfindung in den Unteransprüchen beschrieben sind.
  • Ein wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist es, daß bei einem Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, ferner insbesondere bei einem Verdichter für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, welcher eine zwischen Motor und Antriebswelle angeordnete Überlast-Sicherung aufweist, die Überlast-Sicherung wenigstens eine Sollbruchstelle aufweist. Dadurch wird im Falle einer Überlastung bzw. eines Defekts des Verdichters der Kraftschluß zwischen einem Kraftfahrzeugmotor und der Verdichtereinheit sicher getrennt. Eine derartige Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdichters ist ferner kostengünstig in der Herstellung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Sollbruchstelle in der Riemenscheibe des erfindungsgemäßen Verdichters integriert. Die Riemenscheibe eines erfindungsgemäßen Verdichters umfaßt vorzugsweise eine der Antriebswelle desselben zugeordnete, zylinderförmig ausgebildete Nabe und eine dem Fahrzeugmotor zugeordnete zylinderförmige Riemeneingriffsvorrichtung, welche konzentrisch zu der Nabe angeordnet ist. Ferner kann die Riemenscheibe einen die beiden vorstehend erläuterten Teile (Nabe, Riemeneingriffsvorrichtung) miteinander verbindenden Verbindungssteg umfassen. Die wenigstens eine Sollbruchstelle, insbesondere jedoch eine Vielzahl von Sollbruchstellen, ist bzw. sind in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in dem besagten Verbindungssteg in Form von Scherstegen ausgebildet. Die Scherstege unterliegen gemäß einem wesentlichen Gedanken der vorliegenden Erfindung im wesentlichen einer Scherbeanspruchung und erstrecken sich konzentrisch zu der Nabe und der Riemeneingriffsvorrichtung. Bevorzugt sind die Scherstege kreisbogensegmentartig in dem Verbindungssteg angeordnet. Die derart (als Scherstege) ausgebildeten Sollbruchstellen sind in anderen Worten sich tangential zur Riemenscheibe erstreckende, in derselben angeordnete Stege. Bei einer Überlast werden die Nabe und die Riemeneingriffsvorrichtung insbesondere im Bereich des Verbindungssteges durch ein Brechen der Sollbruchstelle(n) bzw. Scherstege voneinander getrennt, so daß kein weiterer Kraftübertrag möglich ist. Der Verbindungssteg kann konzentrisch angeordnete Ausnehmungen aufweisen, die auf demselben oder unterschiedlichen Durchmesser liegen und die (radialen) Scherstege zwischen sich begrenzen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der bzw. die die Scherstege definierenden Materialaussparungen in der Riemenscheibe bzw. Riemenscheibenbaueinheit durch Lasertrennschneiden hergestellt. Bei all den obigen bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich um Ausführungsformen, welche konstruktiv einfach herzustellen und somit preisgünstig in der Fertigung sind. Ferner gewährleisten erfindungsgemäße Verdichter, welche derart ausgestaltet sind, ein sicheres Trennen des Kraftflusses bei einer Störung.
  • Alternativ kann die Riemenscheibe eines erfindungsgemäßen Verdichters eine der Antriebswelle des Verdichters zugeordnete Nabe sowie eine dem Fahrzeugmotor zugeordnete zylinderförmige Riemeneingriffsvorrichtung umfassen, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die beiden Teile (Nabe, Riemeneingriffsvorrichtung) umfassen weiterhin vorzugsweise jeweils einen Grundkörper sowie wenigstens einen, insbesondere aber eine Vielzahl von dem jeweiligen Grundkörper zugeordneten Vorsprüngen. Die Vorsprünge erstrecken sich insbesondere speichenartig aufeinander zu, d.h. die Vorsprünge an der Riemeneingriffsvorrichtung der Riemenscheibe sind an dessen innerer Umfangsfläche angebracht und erstrecken sich radial nach innen, während die der Nabe der Riemenscheibe zugeordneten Vorsprünge an dem Außenumfang bzw. der Außenumfangsfläche des entsprechenden Grundkörpers angebracht sind und sich nach außen erstrecken. In zusammengesetztem Zustand bilden die erwähnten Vorsprünge wenigstens eine, insbesondere jedoch mehrere Speichen. Die wenigstens eine, insbesondere mehreren Sollbruchstellen können auch jeweils wenigstens einen Scherbolzen umfassen, welcher sich in radialer Richtung erstreckt. In diesem Falle bricht bzw. brechen bei einer Überlast der bzw. die Scherbolzen und trennt bzw. trennen den Kraftfluß zwischen Fahrzeugmotor und Verdichter. Der bzw. die Scherbolzen können in die Nabe und/oder die Riemeneingriffsvorrichtung eingepreßt sein. Ferner können die Scherbolzen alternativ oder zusätzlich durch die oben näher erläuterten Vorsprünge gehalten werden bzw. in diese eingepreßt sein. Dies stellt sicher, daß nach einem Bruch des/der Scherbolzen(s) derselbe bzw. dieselben fest im jeweiligen Teil der Riemenscheibe bzw. der Riemenscheibeneinheit verbleiben und so nicht im Fahrzeugmotor oder im Verdichter Schäden anrichten können. Auch eine derartige Konstruktion stellt neben einer kostengünstigen Produktionsmöglichkeit eine zuverlässige Trennung des Kraftflusses zwischen Fahrzeugmotor und Verdichter sicher.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Sollbruchstelle in einem Stahlwerkstoff und/oder einem NE-Metall und/oder in einem Sinterwerkstoff angeordnet bzw. aus selbigem gefertigt. Aufgrund der Materialwahl ist der Temperatureinfluß auf das Grenzdrehmoment gering.
  • Die wenigstens eine Sollbruchstelle ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform über den gesamten Umfang der Riemenscheibe ausgebildet, wobei sie insbesondere als Stelle reduzierter Materialansammlung (Ritze, Nut) ausgebildet sein kann. Eine Stelle reduzierter Materialansammlung über den gesamten Umfang erhält man insbesondere durch ein Ritzverfahren bzw. durch eine Kombination aus Ritzen und Trennen. Bei einer solchen Konstruktion tritt weder eine Drehzahlabhängigkeit des Grenzdrehmomentes noch ein Setz- oder Fließeinfluß desselben auf. Die Ritze bzw. Nut ist vorzugsweise konzentrisch zu der Nabe bzw. zur Riemenscheibeneingriffsvorrichtung angeordnet. Die Sollbruchstelle kann durch ein beliebiges Verfahren eingebracht werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Sollbruchstelle als keilförmiger, sich über den gesamten Umfang erstreckender Bereich reduzierter Materialansammlung ausgebildet, wodurch zwei ringförmige Bauteile gebildet werden, welche durch einen Bereich verbunden werden, dessen Materialdicke durch den Bereich redu zierter Materialansammlung definiert ist. Dadurch kann das gewünschte Grenzdrehmoment auf einfache Art und Weise eingestellt werden.
  • Alternativ sorgt ein Verdichter mit einer Antriebswelle (welche über eine Nabe mit einer Antriebseinheit, insbesondere Motor, in Wirkeingriff steht), bei welchem die Antriebswelle und die ihr zugeordnete Nabe auf ihrer äußeren bzw. inneren Umfangsfläche wenigstens eine, insbesondere drei zueinander korrespondierende, ineinander greifende keilförmige Erhebungen bzw. Aussparungen aufweisen, für eine zuverlässige Trennung des Kraftflusses zwischen Motor und Verdichter im Falle eines Defektes. Gleichzeitig dienen die zueinander korrespondierenden keilförmigen Erhebungen bzw. Aussparungen zur Übertragung des Drehmoments. Eine derartige konstruktive Ausgestaltung kann auch zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend erwähnten Merkmale vorliegen. Bei einer zu hohen Belastung bzw. bei einer Überlast geraten die keilförmigen Erhebungen auf der Antriebswelle und die entsprechenden keilförmigen Aussparungen in der Nabe (relativ zueinander) ins Rutschen und trennen den Kraftschluß zwischen Motor und Verdichter zuverlässig. Insbesondere ist es denkbar, daß beide Überlast-Sicherungen, d.h. also eine Sollbruchstelle und die auf einem Kreiskeilprofil basierende Überlast-Sicherung, gleichzeitig in einem Verdichter eingesetzt werden, wobei die auf dem Prinzip der keilförmigen Erhebungen bzw. Aussparungen basierende Überlast-Sicherung derart dimensioniert ist, daß sie vor der auf Sollbruchstellen basierenden Überlast-Sicherung auslöst. Dadurch wird im Regelfall der Kraftschluß reversibel getrennt, während bei Versagen der reversiblen Trennung eine weitere Sicherheitsreserve infolge der Überlast-Sicherung auf Sollbruchstellen-Basis existiert. Durch eine derartige Konstruktion können Drehmomente im übrigen spielfrei übertragen werden, was dazu führt, daß axiale Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können und Wechselmomente, wie sie bei Verbrennungsmotoren auftreten, übertragen werden können. Ferner ist keine axiale Fixierung notwendig, da eine derartige Konstruktion selbsthemmend ist.
  • In einer bevorzugten, konstruktiv einfachen Ausführungsform ist die Nabe an der Riemenscheibe angeordnet bzw. Bestandteil derselben. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Steigung der Keile abhängig von den verwendeten Materialien für die Welle und die Nabe derart gewählt werden kann, daß die Welle bei einer Überlastung der Verbindung keinen Schaden nimmt und damit wiederverwendbar ist. Alternativ hierzu kann selbstverständlich auch die Nabe auf eine schadenfreie Überlastbarkeit dimensioniert werden. Die Steigung der Keilflächen folgt in einer bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen dem Verlauf einer logarithmischen Spirale. Dadurch ist eine sichere Entkopplung der beiden Bauteile gewährleistet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Antriebswelle und/oder die Nabe durch Strangpressen und/oder durch Stoßen und/oder durch Unrunddrehen und/oder durch Rotieren und/oder Fräsen und/oder Räumen und/oder Schleifen gefertigt, wobei Strangpressen und Unrunddrehen vor allem für die Fertigung der Antriebswelle geeignet sind.
  • Auch die vorstehenden genannten konstruktiven Merkmale sichern eine zuverlässige Trennung des Kraftflusses bei einer gleichzeitigen kostengünstigen Herstellung eines erfindungsgemäßen Verdichters.
  • Es sei an dieser Stelle ferner darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebene Konstruktion, in welcher die Antriebswelle und die ihr zugeordnete Nabe auf ihrer äußeren bzw. inneren Umfangsfläche wenigstens eine, insbesondere drei zueinander korrespondierende keilförmige Erhebungen bzw. Aussparungen aufweisen, welche ineinander greifen, auch (ohne als Überlastsicherung zu dienen) als eine zuverlässige Welle-Nabe-Verbindung zum Einsatz kommen kann. Dadurch erhält man wie bereits vorstehend erwähnt eine Konstruktion, welche Drehmomente spielfrei übertragen kann, was dazu führt, daß axiale Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können und wie bereits vorstehend erwähnt, Wechselmomente, wie sie bei Verbrennungsmotoren auftreten, übertragen werden können. Wie weiterhin bereits vorstehend erwähnt, ist ferner keine axiale Fixierung notwendig, da eine derartige Konstruktion selbsthemmend ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
  • 13 eine erste Ausführungsform einer Überlast-Sicherung eines erfindungsgemäßen Verdichters in verschiedenen perspektivischen Darstellungen;
  • 4 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Überlast-Sicherung eines erfindungsgemäßen Verdichters;
  • 5 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Überlast-Sicherung eines erfindungsgemäßen Verdichters in Schnittansicht;
  • 6 die dritte bevorzugte Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;
  • 7 eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer Überlast-Sicherung bzw. Welle-Nabe-Verbindung eines erfindungsgemäßen Verdichters;
  • 8 eine Darstellung eines Welle-Nabe-Profils der vierten bevorzugten Ausführungsform; und
  • 9 die Antriebswelle sowie eine Riemenscheibe der vierten bevorzugten Ausführungsform in einer stilisierten Querschnittsdarstellung.
  • Bei den in der Folge erläuterten bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters handelt es sich jeweils um einen Axialkolbenverdichter, wobei an dieser Stelle angemerkt sei, daß auch jeglicher Verdichter anderer Bauart erfindungsgemäß ausgestattet sein kann, das heißt, daß es sich bei einem erfindungsgemäßen Verdichter nicht unbedingt um einen Axialkolbenverdichter handeln muß.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen, die wie vorstehend erwähnt als Axialkolbenverdichter ausgeführt sind, weisen (aus den Zeichnungen nicht ersichtlich) ein Gehäuse, einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf auf. Im Zylinderblock sind Kolben axial hin- und herbewegbar gelagert. Der Antrieb des Verdichters erfolgt jeweils über eine Riemenscheibe 1 mittels einer Antriebswelle 2. Die Riemenscheibe 1 wird vom Motor des Kraftfahrzeuges, in welchem der Verdichter angeordnet ist, angetrieben.
  • Bei den bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich ferner jeweils um Verdichter mit variablem Kolbenhub, wobei der Kolbenhub durch einen Auslenkwinkel einer Schwenkscheibe bestimmt ist. Die Schwenkscheibe steht über Gleitsteine mit den Kolben in Wirkeingriff und wird von der Antriebswelle 2 drehangetrieben. Der Auslenkwinkel der Schwenkscheibe kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine Druckänderung in einem Triebwerksraum, welcher im wesentlichen durch das Gehäuse des Verdichters definiert und in welchem die Schwenkscheibe angeordnet ist, beeinflußt werden. Der Triebwerksraum kann mit Drücken zwischen einem Saugdruck, also einem an der Einlaßseite des Verdichters vorherrschenden Druck, und einem Hochdruck, d.h. einem an der Auslaßseite des Verdichters vorherrschenden Druck, beaufschlagt werden. Je nach dem im Triebwerksraum vorherrschenden Druck bzw. je nach der Differenz der Drücke an der Saugseite und im Triebwerksraum ergibt sich ein vorbestimmter Auslenkwinkel für die Schwenkscheibe und somit ein vorbestimmter Kolbenhub und ein dadurch bedingter Druck an der Auslaßseite des Verdichters. Dies heißt in anderen Worten gesagt, daß die Verdichterleistung nicht durch ein Einkuppeln bzw. Auskuppeln des Verdichters geregelt wird, sondern mittels einer internen Mechanik des Verdichters, wobei der Druck im Triebwerksraum als Stell- bzw. Regelgröße fungiert.
  • Da aufgrund der Regelung des Verdichters keine Kupplung nötig ist, erfordert es die Betriebssicherheit des Fahrzeuges, daß zwischen dem Motor des Kraftfahrzeuges und der Antriebswelle 2 des Verdichters eine Überlast-Sicherung angeordnet ist, welche im Falle des Blockierens des Verdichters den Kraftfluß zwischen dem Motor des Kraftfahrzeuges und der Antriebswelle 2 des Verdichters unterbrechen kann.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters weist die besagte Überlast-Sicherung drei Sollbruchstellen in Form von Scherstegen 3 auf, welche in der Riemenscheibe 1 integriert sind (vgl. 1). Die Riemenscheibe 1 umfaßt eine der Antriebswelle 2 des Verdichters zugeordnete Nabe 4 und eine dem Fahrzeugmotor zugeordnete Riemeneingriffsvorrichtung 5. Die Nabe 4 und die Riemeneingriffsvorrichtung 5 sind zylinderförmig ausgebildet und konzentrisch angeordnet, wobei die Nabe 4 einen kleineren Durchmesser aufweist als die Riemeneingriffsvorrichtung 5. An einem axiale Ende sind die beiden Teile 4, 5 durch einen Verbindungssteg 7 verbunden. In dem Verbindungssteg 7 sind Ausnehmungen 6 auf einem sich konzentrisch zu den beiden Zylinderwänden erstreckenden Radius angeordnet. Die Ausnehmungen 6 erstrecken sich in der vorliegenden ersten bevorzugten Ausführungsform durch die gesamte Dicke des Verbindungsstegs 7 hindurch. Die Ausnehmungen 6 werden durch die drei Scherstege 3 unterbrochen, welche die beiden Teile 4, 5 zusammenhalten und gleichzeitig die Sollbruchstellen bilden. Bei einer Überlastung bzw. einem Blockieren des Verdichters werden die Nabe 4 und die Riemeneingriffsvorrichtung 5 durch einen Scherbruch der Scherstege 3 voneinander getrennt.
  • Die die Scherstege 3 definierenden Ausnehmungen 6 sind durch Lasertrennschneiden gefertigt, was eine preisgünstige Herstellung des Verdichters sichert. Ferner weist ein derart gefertigter Verdichter geringe Toleranzen auf. Durch den geringen Abstand der gegengerichteten Kräfte zueinander werden die Scherstege 3 nur auf Scherung und nicht wie bei den Überlast-Sicherungen gemäß dem Stand der Technik auf mehrere Beanspruchungsarten gleichzeitig (beispielsweise Biegung und Zug) belastet. Dieser genau definierte Spannungszustand wirkt sich positiv auf die Dauerschwingfestigkeit der Überlast-Sicherung aus.
  • Das Grenzdrehmoment ist nicht von der Montage abhängig und auch nicht drehzahl- und temperaturabhängig, so daß dieses auch nach langer Zeit gleich bleibt und es zu keinen Fließ- oder Setzeffekten desselben kommt. Nach einem Auslösefall (Bruch der Scherstege 3) ist die Drehmomentübertragung vollständig getrennt und es wird auch kein Restmoment übertragen. Dies hat den Vorteil, daß nach dem Auslösen keine Reibung bzw. Verlustreibung und Wärme entsteht, wodurch möglicherweise weitere Bauteile beschädigt werden könnten.
  • Die Überlast-Sicherung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform sowie auch der nachstehend beschriebenen zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsformen kann ein Arbeitsmoment übertragen, ist dauerfest und schützt den angetriebenen Verdichter vor Überlastung. Bei der ersten und der nachstehend beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht ferner ein linearer Zusammenhang zwischen einer durch die Sollbruchstellen definierten Scherfläche (der Fläche, über welche die Nabe 4 und die Riemeneingriffsvorrichtung 5 miteinander verbunden sind) und dem Grenzdrehmoment bzw. dem Auslösemoment, bei welchem der Drehmomentübertrag unterbrochen wird.
  • Die erste sowie auch die zweite und die dritte bevorzugte Ausführungsform betreffen eine auf reiner Scherung basierende Überlast-Sicherung für einen Verdichter für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, welche neben den vorstehend genannten Vorteilen ein gutes Toleranzverhalten durch geeignete Fertigungsverfahren (z.B. Lasertrennschneiden) aufweisen. Ferner ergibt sich eine gute Dauerschwingfestigkeit durch den genau definierten Belastungszustand sowie eine kostengünstige Herstellungsmöglichkeit, da keine Nachbearbeitung der Sollbruchstellen notwendig ist.
  • Bei der Herstellung werden weiterhin keine wesentlichen Materialeigenschaften verändert. Ferner ist ein geringer Montageaufwand sichergestellt, da die Überlastsicherung in der Riemenscheibe 1 integriert ist. Das Grenzdrehmoment ist drehzahlunabhängig und es tritt auch kein Setz- oder Fließeinfluß (mit zunehmendem Alter des Verdichters) desselben auf. Durch das gewählte Bearbeitungsverfahren werden keine zusätzlichen Eigenspannungen in das Material eingebracht, welche sich mit den Spannungen, welche durch die Betriebslast hervorgerufen werden, überlagern würden und die Dauerhaltbarkeit dementsprechend reduzieren würden.
  • In der in 4 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform werden die Sollbruchstellen durch drei Scherbolzen 8 gebildet, welche sich in radialer Richtung erstrecken. Die Scherbolzen 8 sind in die Nabe 4 sowie in die Riemeneingriffsvorrichtung 5 (in korrespondierende Aussparungen 9) eingepreßt (Preßpassung). Um negative Rückstellmomente spielfrei übertragen zu können, sind die Sitze der Scherbolzen 8 als Preßsitz ausgeführt. Die Scherbolzen 8 sind so ausgeführt, daß sie nach einem Bruch ihre Position nicht verändern können, was, wie bereits vorstehend erwähnt, durch eine Preßpassung auf der der Nabe und der der Antriebswelle 2 zugewandten Seite der Riemenscheibe 1 sichergestellt ist.
  • Zur Stabilisierung bzw. besseren Halterung der Scherbolzen 8 und zur Stabilisierung der Riemenscheibe 1 selbst weist die Riemeneingriffsvorrichtung 5 neben einem zylinderförmigen Grundkörper 12 drei Vorsprünge 10 auf, welche speichenartig radial nach innen gerichtet sind. Die Scherbolzen 8 erstrecken sich durch die Vorsprünge 10 hindurch und werden durch diese gehalten bzw. stabilisiert. Die Vorsprünge 10 verjüngen radial nach innen, was eine leichte Bauweise eines derartigen Verdichters ermöglicht. Selbstverständlich ist auch ein Verdichter mit nicht verjüngenden Vorsprüngen 10 denkbar. Die Nabe 4 weist ebenfalls einen zylinderförmigen Grundkörper 11 auf, welcher einen kleineren Durchmesser als der Grundkörper 12 hat und konzentrisch zu demselben angeordnet ist. Am Außenumfang des Grundkörpers 11 sind drei zu den speichenartigen Vorsprüngen 10 korrespondierende Vorsprünge 13 angeordnet, welche sich mit einer radial nach außen verjüngenden Grundfläche zu den Vorsprüngen 10 hin gerichtet erstrecken. Die Vorsprünge 13 weisen in der Mitte eine Aussparung 14 auf, in welche der bzw. die Scherbolzen 8 eingepreßt sind.
  • Sowohl die Sollbruchstellen in Form der Scherstege 3 als auch in Form der Scherbolzen 8 sind aus Stahl gefertigt. Alternativ ist auch ein NE-Metall oder ein Sinterwerkstoff denkbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (welche in den Abbildungen nicht dargestellt ist) umfaßt die Riemenscheibe 1 analog zur ersten bevorzugten Ausführungsform die Nabe 4, die Riemeneingriffsvorrichtung 5 sowie den Verbindungssteg 7, wobei die Sollbruchstelle über den gesamten Umfang der Riemenscheibe 1 angeordnet ist und aus einer Stelle reduzierter Materialansammlung besteht, d.h. einer Vertiefung bzw. einer Nut. Diese ist durch ein Ritzverfahren ausgebildet. Die Stelle reduzierter Materialansammlung in Form einer Vertiefung ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform konzentrisch zu der Nabe 4 und der Riemeneingriffsvorrichtung 5 im Verbindungssteg 7 angeordnet. Bei einer Überlast bricht die Riemenscheibe 1 dann an ihrer schwächsten Stelle, d.h. an der vorgesehenen Sollbruchstelle.
  • In einer dritten bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Riemenscheibe 1 wiederum analog zur ersten bevorzugten Ausführungsform eine Nabe 4 und eine Riemeneingriffs vorrichtung 5 (vgl. hierzu 5 und 6). In der dritten bevorzugten Ausführungsform wird die Sollbruchstelle durch einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Bereich reduzierter Materialansammlung 16 gebildet, welcher eine keilförmige Form aufweist. Der Bereich reduzierter Materialansammlung 16 definiert gleichzeitig einen Bereich verbleibenden Materials und somit das Grenzdrehmoment. Auch in der vorliegenden bevorzugten dritten Ausführungsform findet ein Stahlwerkstoff Verwendung, so daß die Temperaturabhängigkeit zu vernachlässigen ist und zwischen dem Grenzdrehmoment und der Restwandstärke ein linearer Zusammenhang existiert. Der Zusammenhang zwischen Durchmesser und Brechmoment ist quadratisch, wodurch große Grenzdrehmomente auf kleinstem Raum übertragen werden können. Im übrigen ergeben sich die Vorteile wie bei den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.
  • Zusammenfassend läßt sich festhalten, daß die vorstehend beschriebenen vorgeschlagenen Überlast-Sicherungen aus mindestens einer Sollbruchstelle und deren zugeordneten Scherflächen bestehen, welche beispielsweise durch Lasertrennschneiden, Laserritzen, ein mechanisches Ritzen oder ein anderes geeignetes Verfahren ausgebildet sind. Ebenso ist eine Kombination aus Ritzen und Trennen denkbar. Wird dafür eine Lasertechnologie eingesetzt, kann das Anbringen der Sollbruchstelle mit einem Werkzeug geschehen, ohne daß ein Umspannen notwendig ist. Durch eine Reduzierung der Spaltbreite (im Falle der ersten bevorzugten Ausführungsform) zwischen der Nabe 4 und der Riemeneingriffsvorrichtung 5 und einer damit verbundenen Reduktion der Erstreckung der Stege 3 in radialer Richtung auf den Durchmesser des Laserstrahls wird die Überlasteinrichtung nahezu ausschließlich durch Scherkräfte belastet, was zahlreiche Vorteile zur Folge hat, welche bereits vorstehend beschrieben sind.
  • Das Grenzdrehmoment wird über die Breite der Scherstege 3 bzw. die Dimension der Sollbruchstellen bzw. Scherbolzen 8 und die Anzahl derselben definiert, wobei ein linearer Zusammenhang vorliegt, was die Bestimmung des Grenzdrehmoments erheblich vereinfacht. Insbesondere im Falle des Einsatzes eines Stahlwerkstoffs ist die Temperaturabhängigkeit der Überlast-Sicherung zu vernachlässigen, da Stahlwerkstoffe im Bereich der auftretenden Temperaturen ihre mechanischen Eigenschaften nicht verändern. Dies geschieht erst deutlich unterhalb oder oberhalb der Einsatztemperatur des erfindungsgemäßen Verdichters.
  • Der Zusammenhang zwischen Durchmesser und Grenz- bzw. Brechdrehmoment ist quadratisch, wobei darauf zu achten ist, daß die Trennfläche bzw. Ritzfläche auf dem ausgewählten Durchmesser angebracht ist. Dadurch kann bei einer gleich großen Brech fläche das Auslösemoment beliebig verändert werden. Die Kontur zwischen den einzelnen Sollbruchstellen, insbesondere Scherstegen 3, kann beliebig und undefiniert sein, Bedingung ist jedoch, daß der Bereich neben den Sollbruchstellen so ausgeführt ist, daß diese auf reine Scherung belastet werden. Es ist dabei anzumerken, daß zum Beispiel beim Laserschneiden ein regelmäßiger Schnittbeginn und ein regelmäßiges Schnittende sichergestellt werden müssen, um in diesem Bereich keine Kerbwirkung zu erzeugen. Hierauf muß geachtet werden. Dies ist zu erreichen, indem der Strahl an einer beliebigen, unkritischen Stelle gezündet wird und erst dann die kritischen Konturen und Schnitte erzeugt werden.
  • In den 7 bis 9 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters dargestellt, in welcher die Überlast-Sicherung in einer Welle-Nabe-Verbindung integriert ist. Die Welle-Nabe-Verbindung befindet sich bei dieser dritten bevorzugten Ausführungsform im Bereich der Antriebswelle 2 bzw. der der Antriebswelle 2 zugeordneten Nabe, welche an der Riemenscheibe 1 angebracht ist. Die Antriebswelle 2 ist in 8 lediglich stilisiert dargestellt und weist auf ihrer Innenfläche drei keilförmige Erhebungen 15 auf, die zu Aussparungen 14 in der Riemenscheibe 1 korrespondieren (vgl. hierzu das im Querschnitt in 8 dargestellte Profil der Antriebswelle 2 im Bereich der Nabe). Die Steigung der Keilflächen bzw. Erhebungen 15 ist relativ flach und folgt im wesentlichen dem Verlauf einer logarithmischen Spirale. Die Antriebswelle 2 ist durch Strangpressen gefertigt, während die Nabe bzw. das die Nabe tragende Bauteil der Riemenscheibe spanend gefertigt ist. Alternativ ist auch eine formende Fertigung oder ein ähnliches Fertigungsverfahren denkbar. Bevorzugte Fertigungsformen für Antriebswelle 2 und Riemenscheibe 1 bzw. die Nabe sind ferner Strangpressen bzw. Stoßen bzw. Unrunddrehen bzw. Rotieren bzw. Räumen bzw. Schleifen. In 9 letztendlich ist eine schematische Darstellung der Antriebswelle 2 der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters im Zusammenspiel mit der Riemenscheibe 1 dargestellt, wobei angemerkt sei, daß durch eine derartige Konstruktion Drehmomente bei relativ hohen axialen Wellentoleranzen spielfrei übertragen werden können.
  • Bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments wird die Verbindung in einen plastisch elastischen Bereich überführt und rutscht bei einer weiteren Erhöhung, d.h. bei Erreichen des Grenzdrehmoments, in Anzugsrichtung durch. Die Keilsteigung ist abhängig von den verwendeten Materialien für die Antriebswelle 2 und Nabe derart gewählt, daß die Antriebswelle 2 bei Überlastung der Verbindung keinen Schaden nimmt und damit wiederverwendbar ist. Alternativ kann selbstverständlich auch die Nabe auf schadenfreie Überlastbarkeit dimensioniert werden. Eine Überlastung bei einer derartig elastisch ausgebildeten Welle-Nabe-Verbindung ist somit ohne weiteres möglich, da die Verbindung vor dem Versagen lediglich in den elastischen Bereich vordringt.
  • Die Verwendung eines Kreiskeilprofils als Welle-Nabe-Verbindung an einer Verdichter-Antriebswelle 2 dient zur Kompensierung der fertigungsbedingten Toleranzen und damit auch als Schutz vor einer Vorspannung eines Lagers bei einer fremdgelagerten Riemenscheibe bzw. als Schutz eines Dämpfungselementes, welches zwischen Riemenscheibe und Nabe angeordnet sein kann. Bei einer Überlastung trennt eine derartige Konstruktion den Kraftschluß bzw. Kraftfluß zwischen dem Motor des Kraftfahrzeuges und dem Ver- dichter zuverlässig. Weitere Vorteile sind eine Kompensation der fertigungsbedingten Toleranzen der Verdichterantriebswelle, sowie eine spiel- und schlupffreie Verbindung.
  • Die axiale Position der Nabe bezüglich der Riemenscheibe 1 bzw. des Dämpfers ist eindeutig und damit unabhängig von Toleranzen, welche die Antriebswelle 2 aufweist. Eine axiale Sicherung der Nabe auf der Antriebswelle 2 (durch eine zentrale Schraube und einen axialen Anschlag wie beim Stand der Technik) ist nicht mehr notwendig, wobei wiederum im Vergleich zum Stand der Technik weniger Bearbeitungsschritte notwendig sind. Ferner besteht eine geringere Dauerbruchgefahr bei wechselnden Momenten (durch die Spielfreiheit tritt keine stoßartige Belastung der Verzahnung bzw. des Profils auf). Eine Gefahr eines Passungsrostes ist nicht gegeben. Die Verbindung zentriert sich selbst und ist zerstörungsfrei nahezu beliebig oft lösbar. Eine Kerbwirkung auf die Antriebswelle 2 kann durch eine geeignete konstruktive Gestaltung gering gehalten werden, wobei der Verdichter sich durch eine einfache Montage auszeichnet. Die Verbindung verkeilt sich bis zu einem gewissen Drehmoment selbsttätig und öffnet danach zuverlässig die Verbindung, so daß ein Entkoppeln des Verdichters vom Motor gewährleistet ist.
  • Eine Übertragung großer Drehmomente bei kleinem Antriebswellendurchmesser ist ebenso gewährleistet wie eine kompakte Bauweise des Verdichters. Im Vergleich zu gängigen Welle-Nabe-Verbindungen tritt bei einem erfindungsgemäßen Verdichter gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform ein geringeres Massenträgheitsmoment und damit eine höhere Dynamik auf, wobei gleichzeitig eine geringere Empfindlichkeit der Verbindung gegenüber radialen Toleranzen gegeben ist. Neben einer geringen Unwucht findet auch ein rein mechanisches Fügen der Bauteile des Verdichters statt, so daß keine weiteren Hilfsstoffe bzw. Hilfsmittel notwendig sind, um eine spielfreie Verbindung zu realisieren.
  • Durch ein freies Positionieren der Nabe auf der Antriebswelle 2 wird ein Vorspannen eines Lagers bei einer fremdgelagerten Riemenscheibe 1 wirkungsvoll verhindert und damit die Lebensdauer eben dieses Lagers positiv beeinflußt. Ferner wird durch das freie Positionieren der Nabe auf der Antriebswelle 2 ein Vorspannen eines Dämpfungselementes, welches zwischen Riemenscheibe 1 und Nabe angeordnet sein kann, wirkungsvoll verhindert und damit die Lebensdauer und Funktion eben dieses Dämpfungselementes positiv beeinflußt. Durch die Selbsthemmung der Verbindung entfällt die übliche axiale Fixierung bzw. Sicherung der Nabe auf der Welle und damit ein Bearbeitungsschritt. Unter Umständen kann bedingt durch die Fähigkeit der Verbindung, dauerhaft wechselnde Drehmomente zu übertragen, auf ein ursprünglich benötigtes Dämpfungselement, welches zwischen Riemenscheibe und Nabe angeordnet sein kann, verzichtet werden, was die Herstellungskosten des Verdichters senkt. Durch eine geringe Kerbwirkung des Kreiskeilprofils auf die Welle und eine gleichmäßige Flächenpressung kann ferner die Welle mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet werden, was zu einer Gewichts- und Kostenreduzierung bei einem erfindungsgemäßen Verdichter führt. Die einfache Bearbeitung der Fügeflächen (z.B. durch Massiv-Umformung) und der Wegfall eines axialen Anschlages erleichtern die Fertigung und senken die Herstellungskosten deutlich.
  • Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die dargestellte Welle-Nabe-Verbindung drehrichtungsabhängig ist, was eine Applikation je nach Drehrichtung des Antriebsaggregats, d.h. des Fahrzeugmotors, nach sich zieht. Bei vorwiegend im Uhrzeigersinn drehenden Aggregaten wird die Keilanordnung derart gewählt, daß sich die Nabe ebenfalls im Uhrzeigersinn gegen die Antriebswelle 2 verdreht und damit den. Kraftschluß, welcher zur Übertragung des Drehmoments benötigt wird, herstellt. Dementsprechend wird die Keilanordnung bei vorwiegend im Gegenuhrzeigersinn drehenden Aggregaten so gewählt, daß der Reibschluß zur Übertragung des Drehmoments durch Verdrehen der Nabe gegen die Antriebswelle 2 im Gegenuhrzeigersinn hergestellt wird. Weiterhin sei an dieser Stelle auch nochmals angemerkt, daß die vorstehend beschriebene Welle-Nabe-Verbindung auch ausschließlich zum Drehmomenten-Übertrag eingesetzt werden kann, ohne den Kraftschluß bei zu hohen Momenten zu unterbrechen. Dann liegt eine zuverlässige Antriebsvorrichtung für einen erfindungsgemäßen Verdichter vor, welche all die erwähnten Vorteile aufweist; insbesondere ist ein spielfreier Momentenübertrag gewährleistet.
  • Durch die gegebene Spielfreiheit der Welle-Nabe-Verbindung wird Passungsrost verhindert. Die Oberfläche der Verbindung erfordert keine weitere Bearbeitung, wie es etwa bei einem Längspreßverbund notwendig wäre, und wird durch das gewählte Fertigungsverfahren bestimmt. Übliche Werte für Rz liegen zwischen 1,6 beim Schleifen und 100 beim Strangpressen und sind für die Verbindung ausreichend, da sich die Oberfläche beim Fügen ähnlich wie bei einem Längspreßverbund glättet.
  • Obwohl die Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsformen mit fester Merkmalskombination beschrieben wird, umfaßt sie doch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen dieser Merkmale, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • 1
    Riemenscheibe
    2
    Antriebswelle
    3
    Schersteg (Sollbruchstelle)
    4
    Nabe
    5
    Riemeneingriffsvorrichtung
    6
    Ausnehmung
    7
    Verbindungssteg
    8
    Scherbolzen
    9
    Aussparung
    10
    Vorsprung
    11
    Grundkörper
    12
    Grundkörper
    13
    Vorsprung
    14
    Aussparung
    15
    Erhebung
    16
    Bereich reduzierter Materialansammlung

Claims (16)

  1. Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, ferner insbesondere Verdichter für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten, über eine Antriebswelle (2) angetriebenen Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei die Antriebswelle (2) mit einer Riemenscheibe (1) in Wirkeingriff steht und zwischen Motor und Antriebswelle (2) eine Überlast-Sicherung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlast-Sicherung wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) aufweist.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß die wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) in der Riemenscheibe (1) integriert ist und insbesondere auf Scherung ausgelegt ist.
  3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzeichnet, daß die Riemenscheibe (1) eine der Antriebswelle (2) des Verdichters zugeordnete Nabe (4) und eine dem Fahrzeugmotor zugeordnete zylinderförmige Riemeneingriffsvorrichtung (5) sowie einen die Nabe (4) und die Riemeneingriffsvorrichtung (5) verbindenden Verbindungssteg (7) umfaßt, wobei die Nabe (4) und die Riemeneingriffsvorrichtung (5) konzentrisch angeordnet sind.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekenzeichnet, daß der Verbindungssteg (7) konzentrisch angeordnete Ausnehmungen (6) aufweist, die auf demselben oder unterschiedlichen Durchmesser liegen und radiale Scherstege (3) zwischen sich begrenzen.
  5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekenzeichnet, daß die den bzw. die Schersteg(e) (3) definierende(n) Ausnehmungen (6) durch Lasertrennschneiden hergestellt ist bzw. sind.
  6. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzeichnet, daß die Riemenscheibe (1) eine der Antriebswelle (2) des Verdichters zugeordnete Nabe (4) und eine dem Fahrzeugmotor zugeordnete zylinderförmige Riemeneingriffsvorrichtung (5) umfaßt, wobei die Nabe (4) und die Riemeneingriffsvorrichtung (5) konzentrisch angeordnet sind und jeweils einen Grundkörper (11, 12) sowie wenigstens einen, insbesondere eine Vielzahl dem jeweiligen Grundkörper (11, 12) zugeordnete Vorsprünge (13, 10) umfassen, welche sich insbesondere speichenartig aufeinander zu erstrecken.
  7. Verdichter nach einem der Ansprüche 2 oder 6 dadurch gekenzeichnet, daß die wenigstens eine, insbesondere die Vielzahl von Sollbruchstellen jeweils wenigstens einen Scherbolzen (8) umfassen, welcher sich in radialer Richtung erstreckt.
  8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekenzeichnet, daß der bzw. die Scherbolzen (8) in einer bzw. der Nabe (4) und/oder in einer bzw. der Riemenscheibeneingriffsvorrichtung (5) eingepreßt ist bzw. sind.
  9. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, daß die wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) in einem Stahlwerkstoff und/oder einem NE-Metall und/oder in einem Sinterwerkstoff angeordnet ist bzw. aus selbigem gefertigt ist.
  10. Verdichter nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 9, dadurch gekenzeichnet, daß die wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) über den gesamten Umfang der Riemenscheibe, insbesondere in Form einer in einem bzw. dem Verbindungssteg (7) angeordneten Ritze, welche weiterhin insbesondere konzentrisch kreisförmig zu der Nabe (4) und der Riemeneingriffsvorrichtung (5) angeordnet ist, ausgebildet ist.
  11. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, daß die wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) als Stelle reduzierter Materialansammlung, insbesondere durch Ritzen und/oder Trennen ausgebildet ist.
  12. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, daß die wenigstens eine Sollbruchstelle (3, 8) als keilförmiger, sich über den gesamten Umfang erstreckender Bereich reduzierter Materialansammlung ausgebildet ist.
  13. Verdichter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenzeichnet, daß die Antriebswelle (2) auf ihrer Umfangsfläche und eine ihr zugeordnete Nabe, welche insbesondere an der Riemenscheibe (1) angeordnet ist, innenseitig wenigstens eine, insbesondere drei zueinander korrespondierende keilförmige Erhebungen (15) bzw. Aussparungen (14) aufweisen.
  14. Verdichter nach Anspruch 13, dadurch gekenzeichnet, daß die Steigung der Keilfläche(n) der Erhebung(en) (15) im wesentlichen dem Verlauf einer logarithmischen Spirale folgen.
  15. Verdichter nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekenzeichnet, daß die Antriebswelle (2) und/oder die Nabe durch Strangpressen und/oder Stoßen und/oder Unrunddrehen und/oder Erodieren und/oder Fräsen und/oder Räumen und/oder Schleifen gefertigt sind.
  16. Verdichter nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekenzeichnet, daß die zueinander korrespondierende(n) keilförmige(n) Erhebung(en) (15) bzw. Aussparung(en) (14) zur Kompensierung der axialen Fertigungstoleranzen der Antriebswelle genutzt werden.
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