CN102803770A - 具有弹性环的预组装带轮装置以及安装该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

在用于安装预先组装的带轮子组件(1)在转动机器(2)上的方法中，所述预先装配的子组件包括带轮(7)、滚动轴承(8)、盘(9)和围绕所述盘(9)的台肩(9a)定位的弹性环(23)，执行以下步骤：所述轴承(8)安装在所述转动机器(2)的中空轴(10)上，同时，所述盘(9)的轮轴(20)安装在所述转动机器(2)的转动心轴(4)上，其穿过所述中空轴(10)；所述盘(9)的所述弹性环(23)轴向滑动直至它进入所述转动机器的所述中空轴(10)的凹槽(10a)中。

Description

具有弹性环的预组装带轮装置以及安装该装置的方法
技术领域
本发明涉及特别在带驱动转动机器中所使用的扭矩传输装置，带驱动转动机器例如机动车空调压缩机。
背景技术
在该压缩机驱动装置中，带驱动带轮通过驱动盘驱动压缩机的传输心轴。带轮安装在滚动轴承的外环上，滚动轴承的内环固定至压缩机壳体的中空轴。该类型的装置具体描述在文献FR 2790521中。
然而，必须将装配有带轮的滚动轴承安装在压缩机轴上，接着安装轴向固定滚动轴承的弹性挡圈(径向分离的弹性环)至轴的轴中的机加工的槽中，最后安装驱动盘。制造压缩机的制造商的假定下执行的操作的数量因此是高的。这些操作(特别是安装弹性挡圈)也难于自动化。这导致了高的成本。此外，当安装小的弹性部件，如弹性挡圈时，它们具有令人烦扰的趋势，如弹性松弛以及弹出操作者的视线或者进入其不能接近的位置。因此有必要在装配场所提供弹性挡圈的多余的库存。
发明内容
本发明的目标是弥补上述的不足。本发明提出一种扭矩传输装置，为了安装该扭矩传输装置在驱动部件上其需要较低数量的操作，这使得这些操作的自动化成为可能。
本发明的主题是用于将预先组装的带轮子组件安装在转动机器上，该预先组装的子组件包括带轮、滚动轴承、盘(plate)和围绕所述盘的台肩定位的弹性环。该方法涉及以下步骤：
所述轴承安装在转动机器的中空轴上，同时，盘的轮毂(hub)安装在转动机器的转动心轴上，其穿过中空轴；
所述盘的弹性环轴向滑动直至它进入转动机器的中空轴的凹槽中。
优选地，所述盘和转动心轴彼此轴向以及在转动的情况下固定，其步骤可以发生在弹性环滑动之前。为了滑动弹性环，一工具被插入在所述盘中的轴向钻孔中，以使得轴向压在被弹性保持在所述盘的台肩上的弹性环上，并且使得向着转动机器的中空轴中的凹槽移动该弹性环。
本发明的另一个方面是用于转动机器，特别用于压缩机的带轮系统。该系统包括带轮、滚动轴承和盘，所述带轮固定至滚动轴承的外环并固定至所述盘。滚动轴承的内环可以安装在转动机器的中空静止轴上，并通过圆周围绕所述轴的弹性环被轴向地保持在适当的位置。该盘能够从所述带轮传输转动运动至所述盘的中心轮毂。该盘具有轴向第一环形表面，其能够大致定位面向该轴的轴向端并且能够接收弹性环，弹性环的未受应力的直径小于滚动轴承的内环的内直径，以及该盘具有至少两个不同的安装钻孔用于安装该轮毂以及该钻孔轴向穿过该盘。
有利地，所述盘的轴向环形表面与所述盘的径向第二环形表面邻接，其平均直径大于第一表面的直径以及其从轴向第一环形表面关于所述盘要面对的所述轴向后设置。
优选地，安装钻孔穿过径向第二表面。
有利地，在轴向第一表面和钻孔之间的最小距离小于5mm。
有利地，轴向第一表面的直径范围在滚动轴承的内环的内直径的0.8倍和1.5倍之间。最好的是，轴向第一表面的直径范围可以在滚动轴承的内环的内直径的1倍和1.3倍之间。轴向表面可以具有0.5mm和5mm之间的轴向长度。
根据一个实施例，该盘的轴向环形表面与该盘的第三环形表面邻接，其平均直径小于第一表面的直径，第三环形表面轴向位于轴向第一环形表面和所述盘要面对的所述轴之间。
在可替换的形式中，第三环形表面是径向表面。
在另一种可替换的形式中，第三环形表面是回转表面，其直径向着转动机器的轴减少，其最小直径大于或者等于滚动轴承的内环的内直径。在该可替换的形式中，第三表面被认为在邻近所述轴通过利用盘的径向表面或者凹表面将所述盘从所述轴分离形成边界的圆形部分被打断。第三表面的最小直径是该圆形部分的直径。
根据另一个方面，转动机器包括静止中空轴，转动心轴穿过该静止中空轴，如上所述的带轮装置，安装在转动机器的所述轴上以及通过弹性环轴向保持在适当位置的滚动轴承的内环，利用螺栓或螺母轴向固定以及在转动的情况下固定保持至传输心轴的所述盘的轮毂，
有利地，弹性环的轴向厚度大于或者等于在所述盘的第三表面和转动机器的所述轴的轴向端部之间的最小轴向距离。
整个带轮装置在第一工业场所得以制造并随后被输送到第二工业场所，在那里子组件被安装在从动机器上，例如压缩机。通过实施预安装的子组件相对于轴和相对于压缩机壳体的轴向移动，通过螺接驱动盘至压缩机的心轴，接着通过利用经由装置的轴向端部进入的工具轴向推动弹性挡圈，以使得从在传输盘的台肩上的弹性挡圈的等待位置移动弹性挡圈进入压缩机壳体中的槽中的弹性挡圈的最终位置，子组件得以安装。
附图说明
从阅读整体以非限制性例子给出的并在附图中描述的多个实施例的说明，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是安装在压缩机上，根据本发明的带轮装置的轴向截面图；
图2是安装在压缩机上，根据本发明的带轮装置的端面视图；
图3a和3b是图1的装置在它组装在压缩机上的两个不同阶段的细节的截面图；
图4a和4b是根据本发明的另一带轮装置在它与压缩机组装的两个不同阶段的细节的截面图；
图5是用于安装图1和图2中的弹性挡圈的安装工具的端面视图；
图6是图5的安装工具的侧视图。
具体实施方式
在图1和2中，带轮装置1安装在压缩机2上，该压缩机2包括不会转动的壳体或外壳3，以及能够关于轴5转动的传输心轴4。传输心轴4可设置有以螺纹部分结束的阶梯形端部4a，以使得它可以与螺母6相互作用。横截面比心轴4的其余部分小的该阶梯形端部4a通过台肩4b定界。传输心轴4穿过与传输心轴4同轴的壳体的中空轴10。壳体的轴10具有径向端面10c和邻近该端面10c的圆周外槽10a，也就是说，槽的轴向宽度大于或者等于端面10c和槽10a的最近边缘之间的距离。在壳体的轴的径向端面10c和心轴4的台肩4b之间的轴向距离表示代数距离l1，如图1中所示，其例如被认为是正的，如果台肩4b从径向端面10c被向后设置的话。
带轮装置1包括带轮7，滚动轴承8和扭矩传输盘9。带轮7具有意在与带(未示出)结合的外表面7a，孔7b，以及两个侧径向表面7c和7d，表面7d面对外壳3布置，表面7c布置在外壳3的相对侧上。外表面7a可以具有环形肋条以与例如多V(poly-V)类型的带结合。孔7b可以具有环形肋条的形式。
带轮7可以由树脂制成，例如基于聚酰胺，酚树脂或者可替换的聚亚安酯。
带轮7可以包括实体环11以及布置在相对于轴5是轴向的平面内的多个加强的肋条12。肋条12可以关于垂直于轴5的径向平面对称。多个壳体13形成在带轮7的侧向表面7c中。壳体13可以是在两个肋条12之间的空间或者是在肋条12上侵入的壳体。
滚动轴承8包括内环14，外环15，至少一排滚动元件16，保持架17，其保持滚动元件16的均匀的圆周间隔以及两个密封18和19。内环14包括回转的外表面14a，与外壳3的轴10的轴向表面10a接触的孔14b，以及两个侧径向表面14c和14d，侧表面14d与轴10的径向表面10b接触，例如台肩。环形的滚道14e通过机加工从外表面14a形成。
外环15包括外表面15a，孔15b和分别与径向表面14c和14d对齐的两个横向的径向表面15c和15d。滚道15e通过从孔15b机加工产生。滚道15e是环形的。
滚动元件16，例如球，定位在内环14和外环15的滚道14e和15e之间。环形槽形成自外环15的外表面15a，其互补带轮7的孔7b的肋条的形状。带轮7可以过模制在滚动轴承8的外环15上。这导致了这两个部件之间的很好的结合力。密封18和19可以被强制装配(force-fitted)进从孔15b形成的槽中，并且在外环15的径向表面15c和15d附近。
扭矩传输盘9是单件部件的形式，其可以由合成材料或者可替换地由轻合金制成。盘9包括安装在传输心轴4的端部4a上的套筒管20。套筒管20可以被夹在可能由垫圈所补充的螺母6和心轴4的台肩4b之间，它经由套筒管的轴向端表面9b支承抵靠台肩4b。
从轴向位于自外壳3的相对端部的套筒管20的端部开始，盘9以盘的整体形式径向向外延伸至外圆周，该外圆周直径可以小于带轮7的最大直径。在面对带轮7的该盘的面上，存在用于驱动带轮7的柱块21，该柱块插入在带轮的表面7c上的壳体13中。柱块21可以设定尺寸以使它们得以强制插入壳体13中。
图3a和3b示出在其与压缩机组装的两个不同的阶段中图1的装置的细节A的剖面图。图3a和3b再一次示出对图1和图2通用的元件，并且因此相同的元件使用相同的附图标记。如图3a所示，盘9具有近端径向表面9c，其以平的环形表面的形式面对壳体的轴10的径向端表面10c，或者至少在外圆周9c和10c的附近面对它。在径向端表面9b和近端径向表面9c之间的轴向距离表示代数距离l2，如图1所示，其例如被认为是正的，如果套筒管20相对于近端径向表面9c轴向延伸超出盘9的话。为了得到在盘9和壳体的轴10之间的正的轴端浮动e＝l2-l1，选择盘9的尺寸l2大于(依据代数值)意在使用所述带轮装置的转动机器的尺寸l1。在图1的配置中，其中所采用的标记惯例，依据绝对值尺寸l2也大于尺寸l1。
自近端的径向表面9c向后设置，盘9具有预先定位的径向表面9d，其以平的环形表面的形式与表面9c共轴，通过台肩9a与表面9c轴向分开。台肩9a包括具有例如0.5mm和3mm之间的轴向长度的轴向表面部分。在图1、3a和3b描述的实施例中，存在连接台肩9a和近端径向表面9c的斜面(chamfer)9f。
在图1和图2中可见的三个孔或者钻孔22，轴向穿过预先定位的径向表面9d。这些定圆心在一个和同一个圆上的、呈三个环形部分形式的钻孔22，相对于台肩9a的表面正切并且等角度分布。可以构思本发明的可替换的形式，其中仅存在两个直径相对的钻孔，或者其中钻孔的数量大于三个。可以构思钻孔的不同形状，例如圆的钻孔或者梯形的钻孔。替代相切于台肩9a，钻孔可以在紧密地接近所述台肩形成(例如离开台肩1mm至3mm的距离)或者可替换地在台肩9a的实际位置，钻孔可以穿过盘9的厚度。在此每个钻孔的宽度大约是7mm。更通常地，无论这些钻孔的形状如何，钻孔的直径(即最小的横截面)可以是3mm至10mm的规格，以使得工具的销可以穿过孔。
根据本发明的可替代的形式，钻孔22可以平均地在圆上间隔开，以使得如果盘9试图传输过度扭矩的话，保持在钻孔之间的盘材料的桥部限定了易于断裂的低强度的区域(与盘的其余部分比较)。
弹性挡圈，也称作弹性环23，在图2和3b中可见，插入在外壳的轴上的圆周槽10a中，以将滚动轴承8轴向地保持到位。
图1和3a表示了在传输准备用于安装在压缩机上的带轮装置的时候，弹性挡圈23在它的适当位置。弹性挡圈23围绕盘的台肩9a定位在与它在外壳的轴上的最终位置径向离开的位置上。弹性挡圈所使用的弹性回到它的无应力直径的力保持了弹性挡圈的内圆周压靠台肩表面9a。所产生的正切摩擦力保持了弹性挡圈轴向抵靠盘9。
带轮装置包括过模制在滚动轴承8上和通过柱块21固定至盘9的带轮7，压靠盘的台肩9a的弹性挡圈23，所述带轮装置可以因此作为一件子组件传输至压缩机2的顾客、用户或者组装者。与图5和图6中所阐述安装工具类似的安装工具可能随该子组件传输。
该装置可以被安装如下。包括带轮7、滚动轴承8和扭矩传输盘9的子组件通过轴向运动使其向着外壳10的轴和传输心轴4。滚动轴承8的内环14在外壳3的轴10的外表面10a上面滑动，直到它邻接抵靠径向环形表面10b。同时，扭矩传输盘9的套筒管20围绕传输心轴4的端部4a安装。接着，螺母6螺接在心轴4的螺纹部分以轴向和角度地固定盘9至心轴4。因此得到的状况如在图1和3a中所示。通过带(未示出)传输至带轮7接着传输至盘9的转动扭矩可以因此被传输至心轴4。
为了轴向地保持滚动轴承8在适当位置，在图5和6中示出的工具31将被用在通过钻孔22推动弹性挡圈23，以使得弹性挡圈向着槽10a滑动离开台肩9a。盘的斜面9a使得更易于使弹性挡圈逐渐从它在台肩9a上的等待直径(standby diameter)回到它在外壳的槽10a中的最终直径。随后所得到的状况在图2和3b中示出。
为了防止弹性挡圈23在平移运动期间停住，在盘的近端的径向表面9c和外壳的轴10的径向端表面10c之间滑动，弹性挡圈的厚度已经设计为大于该距离，或者换句话说，大于在这两表面之间的轴端浮动e。换句话说，弹簧挡圈的厚度大于之前限定的代数长度l2-l1的差，其中：
l2表示在径向端表面9b和盘9的近端的径向表面9c之间的代数距离；
l1表示在外壳的轴的径向端表面10c和心轴4的台肩4b之间的代数距离；
在图5和6中所示的工具31包括支撑多个轴向销33的环32，轴向销33从环32的一侧或者同一侧延伸出来。销33可以具有意在压靠弹簧挡圈的径向自由端33a。销33可以围绕工具的轴布置，以使得当该轴与装置的轴5对齐时，每个销33可以通过钻孔22轴向压靠弹簧挡圈23。
图4a和4b表示了如图3a和3b所实现的在根据本发明的装置的安装中的步骤的相同细节。在此，我们再一次发现与图3a和3b通用的元件使用相同的附图标记。在根据本发明的装置的另一可替换形式，盘的台肩的表面9a与近端表面9c邻接，当盘的中心部分通过机加工生产时，使得制造盘9的过程更容易。
本发明不限于所述的示例性实施例，以及可以以许多特别关于如下的方式变化，这些方式为：表面9d和9c的相对位置(距离l1可以是负的而不是正的，或者换句话说套筒管20的端部可以关于近端表面9c向后设置)，斜面9f的形状，钻孔22的形状，间隔和尺寸，盘9和带轮7轴向固定在一起的方式(例如使用在盘9上的凸出部，所述凸出部插入在带轮7中超出肋条的深度)。除了带轮和盘通过柱块轴向固定，轴向固定带轮和盘的工具可以例如是可移除的工具，其当该装置已经安装在外壳和压缩机的心轴上时被移除，盘可以螺接在压缩机的心轴上和所装配的弹簧挡圈上，螺母保持带轮和盘之间的轴向接触。也可以构思使用安装有锁定爪的可置换的锁定垫圈替代弹性挡圈，锁定爪允许垫圈仅在一个方向轴向滑动。在那种情况下，外壳的轴可以没有环形凹槽以及台肩9a的直径可以小于外壳的轴的直径，它本身大致等于滚动轴承的内环的内直径。
使用根据本发明的带轮装置，在待驱动部件上的安装操作变得非常简单，这种安装操作是在设备制造商的前提下执行的。安装可以减少为预安装子组件的轴向装配，将螺栓或者螺母螺接在意在接收带轮扭矩的心轴上，并且使用适合的工具执行轴向推动活动，以装配弹性挡圈在外壳的轴中的凹槽中。这随后产生了在安装从动部件的成本上的明显降低，特别是在机动车中的空调压缩机。它也降低了要管理的不同库存部件的数量，以及降低了子组件的一个或多个部件，特别是弹性挡圈丢失的风险。

Claims (12)

1.用于安装预先组装的带轮子组件(1)在转动机器(2)上的方法，所述预先装配的子组件包括带轮(7)、滚动轴承(8)、盘(9)和围绕所述盘(9)的台肩(9a)定位的弹性环(23)，其特征在于：所述方法涉及以下步骤：
所述轴承(8)安装在所述转动机器(2)的中空轴(10)上，同时，所述盘(9)的轮毂(20)安装在所述转动机器(2)的转动心轴(4)上，其穿过所述中空轴(10)；
所述盘(9)的所述弹性环(23)轴向滑动直至它进入所述转动机器(2)的所述中空轴(10)的凹槽(10a)中。
2.根据前述权利要求用于安装预先组装的带轮子组件(1)的方法，包括下列步骤：
所述盘(9)和所述转动心轴(4)彼此轴向以及在转动的情况下固定，
工具(31)被插入在所述盘(9)中的轴向钻孔(22)中，从而轴向压在被弹性保持在所述盘的所述台肩(9a)上的所述弹性环(23)上，并且使得向着所述转动机器(2)的所述中空轴(10)中的所述凹槽(10a)移动该弹性环。
3.用于转动机器(2)，特别用于压缩机的带轮系统(1)，所述系统包括带轮(7)、滚动轴承(8)和盘(9)，所述带轮(7)组装至所述滚动轴承(8)的外环(15)并组装至所述盘(9)，所述滚动轴承(8)的所述内环(14)可以安装在所述转动机器(2)的中空静止轴(10)上，并通过圆周地围绕所述轴(10)的弹性环(23)轴向地保持在适当的位置，所述盘(9)能够从所述带轮(7)传输转动运动至所述盘(9)的中心轮毂(20)，其特征在于：所述盘(9)具有轴向第一环形表面(9a)，其能够被大致定位面向所述轴(10)的所述轴向端(10c)并且能够接收弹性环(23)，所述弹性环(23)的未受应力的直径小于所述内环(14)的内直径，以及在于所述盘(9)具有至少两个不同于所述轮毂(20)孔的安装钻孔(22)以及所述钻孔(22)轴向穿过所述盘(9)。
4.根据权利要求3所述的带轮系统，其中，所述盘(9)的所述轴向环形表面(9a)与所述盘(9)的径向第二环形表面(9d)邻接，其平均直径大于所述第一表面(9a)的直径以及其从所述轴向第一环形表面(9a)关于所述盘(9)要面对的所述轴(10)向后设置。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的带轮系统，其中，所述安装钻孔(22)穿过所述径向第二环形表面(9d)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的带轮系统，其中，在所述轴向第一表面(9a)和所述钻孔(22)之间的最小距离小于5mm。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的带轮系统，所述轴向第一环形表面(9a)的直径介于所述滚动轴承(8)的所述内环(14)的内直径的0.8和1.5倍之间并且其中所述轴向表面(9a)具有0.5和5mm之间的轴向长度。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的带轮系统，其中，所述盘(9)的所述轴向环形表面(9a)与所述盘(9)的第三环形表面(9f、9c)邻接，其平均直径小于所述第一表面(9a)的直径，所述第三环形表面(9f、9c)轴向位于所述轴向第一环形表面(9a)和所述盘(9)要面对的所述轴(10)之间。
9.根据权利要求8所述的带轮系统，其中，所述第三环形表面(9c)是径向表面。
10.根据权利要求8所述的带轮系统，其中，所述第三环形表面(9f)是回转表面，其直径向着所述转动机器的所述轴减少，其最小直径大于或者等于所述滚动轴承(8)的所述内环(14)的内直径。
11.转动机器(2)，其包括静止中空轴(10)，转动心轴(4)穿过所述静止中空轴，以及如权利要求3-10任一项所述的带轮装置，安装在所述转动机器的所述轴(10)上以及通过所述弹性环(23)轴向保持在适当位置的所述滚动轴承(8)的所述内环(14)，以及利用螺栓或螺母(6)轴向固定于所述传输心轴(4)以及在转动的情况下被保持至所述传输心轴(4)的所述盘的所述轮毂(20)。
12.根据权利要求11所述的转动机器，其中，所述弹性环(23)的轴向厚度大于或者等于在所述盘(9f、9c)的所述第三表面和所述转动机器(2)的所述轴(10)的所述轴向端部(10c)之间的最小轴向距离(e)。
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