DE102006023617A1 - Compressor e.g. axial piston compressor, for motor vehicle air conditioning system, has overload safety device arranged between motor vehicle engine and drive shaft, where device has pull linkage, which is integrated in belt pulley - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a compressor according to the preamble of claim 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.such Compressors are widely used, especially in the field of automotive air conditioning systems. Compressor for air conditioning systems of motor vehicles are usually over a belt driven by the engine, in particular internal combustion engine of the vehicle. In modern vehicle construction come compressors with clutch and compressor used without clutch, with the clutchless compressors the power flow between engine and compressors constantly closed is. The cooling capacity In this case, the compressor is controlled by the internal mechanics of the compressor Compressor regulated while for compressors with clutch, the cooling or compression capacity especially by engaging or disengaging the compressor, i.e. is regulated by the running time of the compressor. So in the Trap of a defect, such as a mechanical lock a clutchless compressor of the vehicle engine even when present the defect can still be operated without problems are clutchless Compressor generally equipped with an overload fuse. The overload fuse disconnects in the case of a defect, the power flow between the vehicle engine and Compressor.
Beispiele,
bei denen eine Überlast
das Versagen eines Bauteils aufgrund einer Verformung desselben
nach sich zieht, sind aus der
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.at changing load can in a construction with tension rods or bending beam fatigue fractures occur, which undesirably the compressor (although there is no defect of it) put out of service. Overload fuses on Base of tension rods or bending beams are generally cast, sintered or produced by massive forming. The sintered overload fuses are expensive to manufacture and can also high notch effects have, which has a negative effect on the life of the compressor. Cast overload fuses are generally so tolerant that a limit torque is not is clearly adjustable and, accordingly, an expensive post is needed. When massively forming the components must also on the change the material properties are respected. This pulls the need a massive transformation following heat treatment, which again the effort in the production of such a compressor elevated.
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.A Alternative to deformation of a component provides an overload fuse, which is based on the notching and / or the disengagement of a mechanism. Such overload fuses are mainly found in general engineering. For example are so-called off or latching safety clutches known in which spring-loaded clamping elements, which usually by Balls are formed at a certain limit torque one overcome the limit spring force defined by the loading springs, and be pushed out of their bearing seats against the limit spring force. By disengaging or pushing out the clamping elements from their bearing seats will be the torque transmission interrupted. However, such overload fuses are more suitable for constructions, where big ones Torques (i.e., for example, in plant) occur because a exact adjustment of the limit torque is in principle difficult.
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.at Refrigerant compressors for automotive air conditioning systems However, comparatively low torques occur while in Vehicle driveline high torque alternating torques occur which originate from the internal combustion engine. Furthermore, in refrigerant compressors for vehicle air conditioners given the need for that Release torque, in which the compressor is disconnected from the vehicle engine, very can be precisely defined. This requires a very accurate setting a limit torque, which in an overload protection, which on a notching or disengaging is not easy to ensure.
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.The Notching a mechanism is namely in the prior art as discussed above overcoming a spring force, it should be noted that the springs have a pronounced setting behavior have, i. that the Spring force or the spring constant with increasing age of the spring varies. This leads to shifts in the limit torque with increasing Age of the device. As a rule, the limit torque increases the time off. Such behavior is in the field of automotive air conditioning systems however undesirable. For radially arranged clamping elements, partially also for axial arranged clamping elements, is still a centrifugal force determine, which falsifies the limit torque. This, as already explained above, in compressors for motor vehicle air conditioning systems undesirable.
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.Furthermore, during the operation of such overload fuses, thermal expansion occurs, inter alia, of the component which transmits one or the preload force. With temperature fluctuations of more than 100 ° C, which occur in the field of automotive technology, the expansion can be so large be that the bias of the spring decreases and triggers the overload fuse, although there is no error. This too should be avoided.
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.Therefore are the overload fuses according to the state The technique which on a notching or disengaging a Mechanics are based in the field of automotive air conditioning systems both price as well as design rather unfavorable use.
Ein
weiteres Prinzip für
eine Überlast-Sicherung
ist beispielsweise aus der
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.To the trigger the overload fuse is furthermore the torque transmission not completely separated; There is a residual moment of friction. This residual friction moment can lead to friction welding at high speeds, which is the function of the overload fuse reverses and unintentionally restores the power flow between the engine and the compressor.
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.Becomes a friction-based overload fuse arranged radially, so will continue from a certain limit speed a centrifugal force to determining size, what entails that as well in such an overload fuse the Limit torque not precise is adjustable.
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.Further is also at overload fuses, which based on friction, to consider the thermal expansion, which a temperature dependence the limit torque and thus the overload fuse conditionally. As already explained above, When mounted in a motor vehicle is an extended temperature range to expect in which the operation of the compressor takes place, so that the thermal expansion leads to further undesirable effects.
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.It can thus be noted that also overload fuses, which on overcoming Frictional force based, in the field of automotive air conditioning rather less suitable.
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.outgoing From the above-described prior art, it is therefore the task of the present invention to provide a compressor which in addition to a reliable Drive one as possible simply designed and thus inexpensive to produce overload fuse which, in the case of a defect, the power flow between a Drive motor and the compressor reliably interrupts.
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.These The object is achieved by a Compressor solved with the features of claims 1 and 13, wherein advantageous developments and details of the invention in the dependent claims are described.
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.One essential point of the present invention is that in a Compressor, in particular axial piston compressor, also in particular at a compressor for a motor vehicle air conditioning, which is a between engine and Drive shaft arranged overload fuse has, the overload fuse has at least one predetermined breaking point. This will in the case an overload or a defect of the compressor between the adhesion a motor vehicle engine and the compressor unit safely separated. Such a configuration of a compressor according to the invention is further economical in production.
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.In a preferred embodiment, the at least one predetermined breaking point is integrated in the pulley of the compressor according to the invention. The pulley of a compressor according to the invention preferably comprises a cylinder-shaped hub assigned to the drive shaft thereof and a cylindrical belt engagement device associated with the vehicle engine, which is arranged concentrically with the hub. Furthermore, the pulley may comprise a connecting web interconnecting the two parts (hub, belt engagement device) explained above. The at least one predetermined breaking point, but in particular a plurality of predetermined breaking points, is or are formed in a further preferred embodiment in the said connecting web in the form of shear webs. The shearbars are substantially sheared in accordance with one aspect of the present invention and extend concentrically with the hub and the belt engaging device. Preferably, the Scherstege arcuate segment-like arranged in the connecting web. In other words, the predetermined breaking points designed as shear webs are webs extending tangentially to the belt pulley and arranged in the same. In the event of an overload, the hub and the belt engagement device are separated from one another, in particular in the region of the connecting web, by breaking the predetermined breaking point (s) or shear webs, so that no further force transfer is possible. The connecting web can have concentrically arranged recesses which lie on the same or different diameter and bound the (radial) shear webs between them. In a preferred embodiment, the material recess (s) defining the shear webs in the pulley or pulley assembly are made by laser cutting. All of the above preferred embodiments are embodiments that are structurally simple to manufacture and therefore inexpensive to manufacture. Furthermore, compressors according to the invention, which are designed in this way, ensure a reliable separation of the force flow in the event of a fault.
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.alternative the pulley of a compressor according to the invention one of the drive shaft of the Compressor associated hub and the vehicle engine associated cylindrical Belt engagement devices which are concentric with each other are arranged. The two parts (hub, belt engagement device) further preferably each comprise a base body and at least one, but in particular a plurality of the respective basic body assigned Projections. The projections In particular, they extend in a spoke-like manner, i. the projections on the belt engaging device of the pulley are at the inner peripheral surface attached and extend radially inward, while the the hub of the pulley associated with projections on the outer periphery or the outer peripheral surface of the appropriate base body attached are and are outward extend. In the assembled state, the mentioned projections form at least one, but especially several spokes. The at least one, in particular a plurality of predetermined breaking points can also each at least comprise a shear pin which extends in the radial direction. In this case breaks or break in an overload of the shear pin or and separates or separate the power flow between the vehicle engine and Compressor. The shear pin (s) may be in the hub and / or the belt engagement device pressed be. Furthermore, can the shear bolts alternatively or additionally explained by the above projections be held or pressed into this. This ensures that after a break of the shear bolt (s) the same or the same remain in the respective part of the pulley or the pulley unit and do not cause damage to the vehicle engine or compressor can. Also, such a construction provides in addition to a cost-effective production Possibilities a reliable one Separation of the power flow between vehicle engine and compressor for sure.
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.In a preferred embodiment is the at least one predetermined breaking point in a steel material and / or a non-ferrous metal and / or arranged in a sintered material or made of selbigem. Due to the choice of material, the temperature influence on the Limit torque low.
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.The at least one predetermined breaking point is in a further preferred Embodiment over the entire Scope of the pulley, in particular as Spot reduced accumulation of material (crack, groove) may be formed can. A site of reduced material accumulation over the entire scope receives in particular by a scratching method or by a combination of Cracking and separating. In such a construction, neither one occurs Speed dependency the limit torque nor a setting or flow influence of the same. The crack or groove is preferably concentric with the hub or to the pulley engagement device arranged. The predetermined breaking point can be determined by any method be introduced.
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.In a further preferred embodiment is the at least one predetermined breaking point as wedge-shaped, over the entire circumference extending area of reduced accumulation of material formed, whereby two annular Components are formed, which are connected by an area, its material thickness through the area reduced material accumulation is defined. This allows the desired limit torque to be simple Way to be set.
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.Alternatively, a compressor provides a drive shaft (which is in operative engagement via a hub with a drive unit, in particular a motor), in which the drive shaft and its associated hub on its outer or inner peripheral surface at least one, in particular three mutually corresponding, interlocking have wedge-shaped elevations or recesses, for a reliable separation of the power flow between the engine and compressor in the event of a defect. At the same time serve the corresponding wedge-shaped elevations or recesses for transmitting the torque. Such a structural configuration may also be present in addition to one or more of the aforementioned features. At too high a load or overload, the wedge-shaped projections on the drive shaft and the corresponding wedge-shaped recesses in the hub (relative to each other) slip and separate the frictional connection between the motor and compressor reliably. In particular, it is conceivable that both overload fuses, ie, a predetermined breaking point and the circular wedge profile based overload fuse, are used simultaneously in a compressor, the on the principle of wedge-shaped Erhebun gen or recesses based overload fuse is dimensioned such that it triggers in front of the predetermined on predetermined breaking points overload fuse. As a result, the traction is usually reversibly separated, while in the case of failure of the reversible separation, a further safety margin exists due to the overload fuse on predetermined breaking point basis. By such a construction torques can be transmitted otherwise play, which results in that axial manufacturing tolerances can be compensated and alternating torques, as they occur in internal combustion engines, can be transmitted. Furthermore, no axial fixation is necessary because such a construction is self-locking.
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.In a preferred, structurally simple embodiment is the hub the pulley arranged or part of the same. It was noted at this point that the Slope of the wedges dependent of the materials used for the shaft and the hub in such a way chosen can be that the Wave in case of overload the connection is not damaged and therefore reusable. alternative this can of course also the hub dimensioned to a damage-free overload capacity become. The slope of the wedge surfaces follows in a preferred embodiment essentially the course of a logarithmic spiral. This is ensures a safe decoupling of the two components. In another preferred embodiment are the drive shaft and / or the hub by extrusion and / or by pushing and / or by non-circular turning and / or by rotating and / or milling and / or clear and / or grinding, being extruded and out-of-round especially for the production of the drive shaft are suitable.
Auch die vorstehenden genannten konstruktiven Merkmale sichern eine zuverlässige Trennung des Kraftflusses bei einer gleichzeitigen kostengünstigen Herstellung eines erfindungsgemäßen Verdichters.Also the aforementioned structural features ensure reliable separation of the Power flow with a simultaneous cost-effective production of a compressor according to the invention.
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.It It should also be noted at this point that the above described construction, in which the drive shaft and the their assigned hub on their outer or inner peripheral surface at least one, in particular three mutually corresponding wedge-shaped Have elevations or recesses, which interlock, too (without as overload protection to serve) as a reliable one Shaft-hub connection can be used. This gives you how already mentioned above a construction which can transmit torques without play, which leads to the fact that axial Manufacturing tolerances can be compensated and as already above mentioned, Alternating moments, as they occur in internal combustion engines transmitted can be. Furthermore, as already mentioned above, is not an axial Fixation necessary, since such a construction self-locking is.
Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:The Invention will be described below with regard to further advantages and Features by way of example and with reference to the enclosed Drawings described. The drawings show in:
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.at explained in the following preferred embodiments a compressor according to the invention each is an axial piston, wherein on It should be noted that, too any compressor of any other type according to the invention equipped can be, that is, that it not in a compressor according to the invention must necessarily be an axial piston compressor.
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
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
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
In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verdichters
weist die besagte Überlast-Sicherung
drei Sollbruchstellen in Form von Scherstegen
Die
die Scherstege
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
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
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.The first as well as the second and the third preferred embodiment refer to a pure shear based overload fuse for one Compressor for Automotive air conditioning systems, in addition to those mentioned above Advantages a good tolerance behavior through suitable manufacturing processes (e.g., laser cutting). Furthermore, there is a good Fatigue strength due to the precisely defined load condition as well as a cost-effective Production possibility since no post-processing of the predetermined breaking points is necessary.
Bei
der Herstellung werden weiterhin keine wesentlichen Materialeigenschaften
verändert.
Ferner ist ein geringer Montageaufwand sichergestellt, da die Überlastsicherung
in der Riemenscheibe
In
der in
Zur
Stabilisierung bzw. besseren Halterung der Scherbolzen
Sowohl
die Sollbruchstellen in Form der Scherstege
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
(welche in den Abbildungen nicht dargestellt ist) umfaßt die Riemenscheibe
In
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Riemenscheibe
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
Das
Grenzdrehmoment wird über
die Breite der Scherstege
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
In
den
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
Die
Verwendung eines Kreiskeilprofils als Welle-Nabe-Verbindung an einer
Verdichter-Antriebswelle
Die
axiale Position der Nabe bezüglich
der Riemenscheibe
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.A transmission greater Torques with a small drive shaft diameter is also guaranteed like a compact design of the compressor. Compared to common shaft-hub connections occurs in a compressor according to the invention according to the fourth preferred embodiment a lower mass moment of inertia and thus a higher one Dynamic, while a lower sensitivity of the Connection to radial Tolerances is given. In addition to a small imbalance also finds a purely mechanical joining the components of the compressor instead, so that no further auxiliaries or aids are necessary to a backlash-free connection realize.
Durch
ein freies Positionieren der Nabe auf der Antriebswelle
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
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.By the given backlash of the shaft-hub connection becomes fretting corrosion prevented. The surface the connection does not require any further editing, as it does about in a Längspreßverbund would be necessary and is determined by the chosen manufacturing process certainly. usual Values for Rz are between 1.6 when grinding and 100 when extruding and are for the connection sufficient, since the surface during joining similar to a Längspreßverbund smoothes.
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.Even though the invention with reference to various embodiments with a fixed feature combination is described they also the possible further advantageous combinations of these characteristics, in particular, but not exhaustively, by the dependent claims are indicated. All features disclosed in the application documents are claimed to be essential to the invention, as far as they individually or in combination over the prior art new are.
- 11
- Riemenscheibepulley
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Schersteg (Sollbruchstelle)shear web (Breaking point)
- 44
- Nabehub
- 55
- RiemeneingriffsvorrichtungBelt engagement device
- 66
- Ausnehmungrecess
- 77
- Verbindungsstegconnecting web
- 88th
- Scherbolzenshear pin
- 99
- Aussparungrecess
- 1010
- Vorsprunghead Start
- 1111
- Grundkörperbody
- 1212
- Grundkörperbody
- 1313
- Vorsprunghead Start
- 1414
- Aussparungrecess
- 1515
- Erhebungsurvey
- 1616
- Bereich reduzierter MaterialansammlungArea reduced material accumulation
Claims (16)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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DE200610023617 DE102006023617A1 (en) | 2006-05-19 | 2006-05-19 | Compressor e.g. axial piston compressor, for motor vehicle air conditioning system, has overload safety device arranged between motor vehicle engine and drive shaft, where device has pull linkage, which is integrated in belt pulley |
Publications (1)
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---|---|
DE102006023617A1 true DE102006023617A1 (en) | 2007-11-22 |
Family
ID=38608031
Family Applications (1)
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DE200610023617 Withdrawn DE102006023617A1 (en) | 2006-05-19 | 2006-05-19 | Compressor e.g. axial piston compressor, for motor vehicle air conditioning system, has overload safety device arranged between motor vehicle engine and drive shaft, where device has pull linkage, which is integrated in belt pulley |
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-
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- 2006-05-19 DE DE200610023617 patent/DE102006023617A1/en not_active Withdrawn
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