CN103836153A - 带轮装置、回转机械及在回转机械上安装该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带轮装置(1)，包括带轮(5)、安装在带轮(5)与回转机械的传动轴(3)之间的转矩传递部件(6)以及安装在带轮(5)与传动轴(3)之间的转矩限制部件(16)。该带轮装置还包括至少一个安装在回转机械的非旋转壳体(2)上的轴承(7)，并具有带有孔(8b)的内圈(8)、外圈(9)和至少一排滚动元件(10)，内圈(8)通过所述孔安装在壳体(2)上。根据本发明，该带轮装置(1)还包括轴向保持部件(17)，其径向地设置在内圈(8)的孔(8b)和壳体(2)之间。

Description

带轮装置、回转机械及在回转机械上安装该装置的方法
技术领域
本发明涉及用于在驱动带轮装置和由该带轮驱动的轴之间传递转矩的装置的领域。此类型的转矩传动装置特别用于空调压缩机，例如安装在机动车辆上的空调压缩机。
背景技术
通常，驱动带轮装置包括连接至驱动带的带轮，至少一个位于带轮和回转机械的非旋转壳体之间的轴承，以及用于在带轮和回转机械旋转轴之间传递转矩的部件。
为了补偿电机的非周期性(acyclism)或突然减速带来的不良影响，这种不良影响通过驱动带传递至带轮，现有的技术例如通过JP-B-4015072已知，在带轮和轴之间加入一个转矩限制部件。
还可在带轮和传动轴之间提供阻尼元件，从而滤除电机的非周期性以及轴旋转产生的振动，尤其如EP0702167所描述的那样。
然而，在驱动带轮装置中增加这些元件将导致制造时间和成本的增加，同时在各种元件和安装部件之间引入公差以及安装误差。
另外，在转矩限制部件损坏的情况下需要为带轮装置提供轴向保持部件。实际上在这种情况下，带轮与驱动轴分开，且能与壳体分离，这在运行中的电机附近是危险的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能解决上述问题的用于回转机械、尤其是空调压缩机的新式带轮装置，其制造和组装简单且经济，并保证装置的轴向保持。
为此，本发明涉及一种用于回转机械的带轮装置，包括带轮、安装在带轮和回转机械传动轴之间的转矩传递部件，以及安装在带轮和传动轴之间的转矩限制部件。带轮装置还包括至少一个安装在带轮和回转机械的非旋转壳体之间并具有带孔的内转动圈和外转动圈、以及至少一排滚动元件的轴承，所述轴承通过孔安装在壳体上。
根据本发明，所述装置还包括专门径向设置在内圈的孔和壳体之间的轴向保持部件。
通过本发明，所述轴承，更宽泛地说，所述带轮，被轴向保持在其所安装的壳体上。如果由于转矩限制部件的损坏导致带轮和旋转轴分开，则通过轴承将带轮保持在壳体上。
另外，保持部件可直接整合在轴承内圈的孔中，这便于带轮装置的安装。因此，不存在独立于轴承设置的保持部件。
最后，保持部件在轴承的内圈和其所安装到的壳体之间的位置，不会轴向延伸超出内圈和/或壳体的边缘，从而优化了带轮的紧凑结构。
根据本发明有利但非必须的各个方面，轴承装置能以任何技术可行的组合方式结合以下特征中的一个或多个：
-滚动元件为球体。
-保持部件包括在内圈的孔的内柱面上周向形成的槽，以及与所述槽相配合的环。
-所述环在角形部分上是开口的。
-当环和内圈位于壳体上的安装位置时，开口的角形部分严格小于180°。
-环由弹簧材料制成。
-转矩传递部件包括安装在回转机械的旋转轴上的轴向套筒以及从轴向套筒向该装置外侧径向延伸的径向板。
-转矩限制部件设置在转矩传递部件的径向板上。
-转矩传递部件和转矩限制部件形成为同一个不可拆分的组件。
-带轮装置包括阻尼元件。
-阻尼元件首先固定地安装在转矩传递部件上，再安装在带轮上。
-阻尼元件由弹性材料制成，并先模制在转矩传递部件上，再安装在带轮上，因此形成了同一个不可拆分的组件。
本发明还涉及一种回转机械，包括非旋转壳体、传动轴以及根据任一前述实施例的带轮装置。
根据本发明有利但非必须的各个方面，所述回转机械能以任何技术可行的组合方式结合以下特征中的一个或多个：
-壳体包括与传动轴同轴的空心轴。
-轴向保持部件专门径向地设置在内圈的孔和壳体的同轴空心轴的外圆柱面之间。
-在同轴空心轴的外圆柱面上周向地形成槽，从而环与壳体的所述槽以及被形成在轴承内圈的孔中的槽配合。
-环的径向厚度大于被形成在壳体的同轴空心轴上的槽的深度。
-环的径向厚度大于被形成在轴承的内圈的孔中的槽的深度。
-壳体上安装有肩部，带轮装置的轴承抵靠所述肩部安装，肩部从同轴空心轴径向延伸至该装置的外侧，并位于回转机械的侧部。
-壳体的同轴空心轴具有在回转机械的相对侧上的自由端，其外周为圆锥形，形成用于支撑环的安装斜面。
本发明还涉及一种在回转机械上安装带轮的方法，该方法至少具有以下连续的步骤：
(a)带轮和转矩传递部件以及转矩限制部件被固定组装。
(b)将轴向保持部件安装在轴承内圈的孔中。
(c)将轴承安装在带轮上，并牢固地固定。
(d)将包括轴承、轴向保持部件、带轮、转矩传递部件和转矩限制部件的组件安装在回转机械上，具体地：
(d.1)将转矩传递部件固定组装在回转机械的传动轴上，且
(d.2)将轴承安装在壳体上，从而使得轴向保持部件能与所述壳体协作。
优选地，第一步骤中，阻尼元件被模制到带轮、转矩传递部件和转矩限制部件上。
根据该方法的实施例，第二步骤中，环被安装在轴承内圈的孔中所形成的槽中，且最后的步骤中，所述环与壳体上形成的槽相配合。
根据该方法的另一实施例，最后的步骤中，在被插入壳体上的槽之前，该环在壳体的同轴空心轴的圆锥形自由端上滑过。
通过本发明，轴承、轴向保持部件、带轮、转矩传递部件和转矩限制部件形成为一体的组件并可从生产地点运送至回转机械的组装地点，从而简化了组件管理，降低了装配成本并方便了在机械上的最后组装。
另外，保持部件以一种无需对带轮、转矩传递部件、转矩限制部件或阻尼元件进行额外加工或进行特定的机械或几何设计的简单方式被安装。
附图说明
通过下面关于本发明的带轮装置的一个实施例的描述，将更清晰地理解和呈现本发明及其优点，仅以举例说明，并参考如下附图：
-图1是根据本发明的带轮装置的正视图；
-图2是图1中带轮装置的II-II断面的视图，所述带轮装置安装在汽车空调设备的轴上；
-图3是根据本发明的带轮装置的剖面图；
-图4汽车空调设备壳体的剖面图；和
-图5是根据本发明的带轮装置的顶视图。
具体实施方式
根据图1和2，带轮装置1安装在压缩机上，压缩机包括非旋转的壳体2和具有旋转轴线X3的传动轴3。传动轴3包括与螺母4配合的螺纹部分3a。壳体2包括与传动轴3同轴线的空心轴2a。
然后，为了便于带轮装置的空间参考，对应于主轴线X3限定内侧Ci，和与穿过带轮装置1的轴线X3相对的外侧Ce。
另外，形容词“轴向的”和“径向的”以及副词“轴向地”是相对于带轮1的中心轴线X3被定义的。因此，轴向段或部平行于轴线X3，而径向段或部垂直于该轴线并围绕该轴线。当一个表面平行于轴线X3延伸时被称为是轴向的，当它垂直于轴线延伸时被称为是径向的。例如，径向部具有面向带轮装置1的内侧Ci、即面向轴线X3定向的内表面，以及面向该轴线的相反方向定向的外径向表面，其面向带轮装置1的外侧Ce。
带轮装置1包括带轮5，转矩传递部件6和滚动轴承7。
带轮5包括带有与带或链条(未示出)配合的外表面的外侧轴向部5a、内侧轴向部5b、以及连接所述外侧部和内侧部5a，5b的径向环形中间部5c。外侧部和内侧部5a和5b与旋转轴线X3同轴线。外侧轴向部5a装有肋，所述肋之间限定了用于接收V形带或单一带的相应肋的槽。该内侧轴向部5b包括径向地面向带轮装置1的内侧Ci定向的径向边缘5d、和其中容纳滚动轴承7的孔5e。增强肋5f被设置在外侧轴向部和内侧轴向部5a、5b之间并在中间部5c上结合。
转矩传递部件6包括轴向套筒13、从轴向套筒13径向地朝向外侧Ce延伸的径向板14、和阻尼元件15。径向板14和轴向套筒13通过深拉金属板而被制成一体的部分。轴向套筒13通过螺母4固定在传动轴3上。径向板14大致呈盘形并具有转矩限制部件16。径向板14还包括一系列周向分布并成角度地彼此等距的椭圆形通孔14a，例如总共四个，以允许安装工具(未示出)的插入。
阻尼元件15被布置在带轮5和径向板14之间，以消除电机的非周期性以及传动轴3的振动。阻尼元件15大致为冠状并包括两个径向侧壁15a、15b以及位于两个径向侧壁15a、15b之间的具有一定厚度的内腔15c，其径向地向直径大于传动轴3的直径的孔(未标出)敞开。内腔15c与径向板14的形状相对应。一个径向侧壁15a轴向抵靠在带轮5的径向侧表面上，且第二个径向侧壁15b朝向带轮装置1的外侧被布置。阻尼元件15由弹性材料制成，例如热塑性弹性材料(TPE)，且其首先模制到径向板14上再模制到带轮5上。包括带有阻尼元件15的转矩传递部件6、转矩限制器14以及带轮5的组件由此形成同一个不可拆分的组件。
转矩限制部件16包括一系列成角度地彼此等距的且定中心于相同圆上的椭圆形通孔16a，例如一共四个。两个邻近的通孔16a被部分16b周向地间隔，当由带轮5传递至传动轴3的转矩超过一阈值，例如50Nm时，部分16b将断裂。
滚动轴承7包括内圈8、外圈9、一排分别设置在圈8、9的轴承圈道8a、9a之间的滚动元件10(这里是球)，以及两个密封垫片11，其相对于穿过滚动元件10中心的径向平面对称。
外圈9具有孔，在外圈中布置有用于滚动元件10的环形圈道9a、保持密封垫片11的槽、通过L状的环形法兰12被保持在带轮5的孔5e中的轴向外旋转表面9b、以及两个径向侧表面9c，9d。一个侧表面9d通过法兰12的径向边缘而轴向抵靠在带轮5的径向边缘5d。环形法兰12包括折叠抵靠另一个侧部9c的轴向部(未标出)，以便轴向地保持滚动轴承7的外圈9。
内圈8包括轴向的外旋转表面，在内圈中布置有用于滚动元件10的环形的圈道8a、与空心轴2a的外圆柱面2c相接触的孔8b、以及两个径向侧表面8c，8d。一个侧表面8c与从空心轴2a朝向带轮装置1的外侧Ce径向延伸的肩部2b轴向接触，并被设置在压缩机侧。另一侧表面8d是自由的。
根据本发明，轴向保持部件17被径向地设置在滚动轴承7的内圈8的孔8b与壳体2的空心轴2a的外表面2c之间，滚动轴承安装在所述壳体2上。
如图2至5所示，该轴向保持部件17包括周向形成于滚动轴承7的内圈8的孔8b上的槽18、周向形成于壳体2的空心轴2a的外表面2c上的槽19、以及与所述槽配合的支撑环20。内圈8的槽18以及空心轴2a的槽19被分别设置，使它们位于相同的轴向水平，当内圈8和壳体2被组装后它们共同形成封闭的环形通道。
支撑环20由弹簧材料制成，呈环形形式，且在两端20a和20b之间具有开口。被限定在两端20a、20b之间的角形部分O20严格地小于180°，例如等于30°。这确保了环20在安装方法的两个步骤之间被保持在内圈8的槽18中，同时没有环脱落的风险。基于该开口以及形成该环的钢弹簧的弹性，通过所述环20的形变环20被安装在槽18中。
为了便于将支撑环20安装在空心轴2a的槽19中，与肩部2b相对被设置的空心轴2a的自由端2d的外表面2c包括形成该支撑环20的安装斜面的圆锥形状。基于该开口以及形成该环的弹簧钢的弹性，通过所述环20的形变环20被安装在槽19中。
一旦被安装在由两个槽18、19形成的环形通道中，该环20便恢复其自由形状。该支撑环20具有严格地大于槽18的深度并严格地大于槽19的深度的径向厚度。
在转矩限制部件16损坏的情况下，带轮5继续由带驱动，但不再将转矩传递给传动轴3。然后该支撑环20可恢复以轴向地抵靠槽18、19的内侧壁，从而通过滚动轴承7以及由带轮5、转矩传递部件6、转矩限制部件16以及阻尼元件15的延伸而阻止内圈8相对于压缩机壳体2的轴向位移。
本发明还涉及一种在回转机械上安装带轮装置的方法，这个方法包括至少以下相继步骤：
(a)带轮5、转矩传递部件6和转矩限制部件16以及阻尼元件15被牢固地组装，特别是通过首先将阻尼元件15模制到转矩传递部件6和转矩限制部件16上，再模制到带轮5上。
(b)将支撑环20安装在形成于轴承7的内圈8的孔8b中的槽18中。
(c)将轴承7安装在带轮5上，并牢固地固定。
(d)将包括该轴承7、环20、带轮5、转矩传递部件6和转矩限制部件16以及阻尼元件15的组件安装在回转机械上，具体地：
(d.1)将转矩传递部件6牢固地组装在回转机械的传动轴3上，且
(d.2)将轴承7安装在回转机械的非旋转壳体2上，从而使得环20与形成于所述壳体2的外表面2c上的槽19相配合。
根据该方法的此最后步骤，环20在被插入壳体2上的槽19之前在壳体2的空心轴2a的圆锥形自由端上滑过。
本发明不局限于所描述的实施例，而是能进行各种方式的变形。
基于本发明，可以以简单、经济且便捷的方式制造带轮装置并将其装配在回转机械例如压缩机上，同时避免了在转矩限制器损坏的情况下发生分离的风险。

Claims (13)

1.一种带轮装置(1)，包括： 
-带轮(5)， 
-转矩传递部件(6)，用于安装在带轮(5)与回转机械的传动轴(3)之间， 
-转矩限制部件(16)，用于安装在带轮(5)与传动轴(3)之间，和 
-至少一个轴承(7)，用于安装在回转机械的非旋转壳体(2)上，并具有带孔(8b)的内圈(8)、外圈(9)和至少一排滚动元件(10)，所述内图(8)通过所述孔安装在壳体(2)上， 
其特征在于，还包括轴向保持部件(17)，其专门地径向设置在内圈(8)的孔(8b)和壳体(2)之间。 
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中由弹性材料制成的阻尼元件(15)首先模制到转矩传递部件(6)上，再模制到带轮(5)上。 
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中轴向保持部件(17)包括周向地形成于内圈(8)的孔(8b)中的槽(18)以及与所述槽(18)配合的支撑环(20)。 
4.根据任一前述权利要求所述的装置(1)，其中支撑环(20)由弹簧材料制成，且包括位于严格地小于180°的角形部分(O20)的两个端部(20a，20b)之间的开口。 
5.一种回转机械，包括装配有与传动轴(3)同轴的空心轴(2a)的非旋转壳体(2)以及根据前述任一项权利要求所述的带轮装置(1)。 
6.根据权利要求5所述的回转机械，其中轴向保持部件(17)专门地径向设置在带轮装置(1)的轴承(7)的内圈(8)的孔(8b)与壳体(2)的空心轴(2a)的外圆柱面(2c)之间。 
7.根据权利要求6所述的回转机械，其中槽(19)周向地形成在空心轴(2a)的外圆柱面(2c)上，使得支撑环(20)与壳体(2)的所述槽(19)以及被形成在轴承(7)的内圈(8)的孔(8b)中的槽(18)配合。 
8.根据权利要求7所述的回转机械，其中空心轴(2a)包括自由端(2d)，其外周上为圆锥形，从而形成用于支撑环(20)的安装斜面。 
9.根据权利要求7或8所述的回转机械，其中支撑环(20)的径向厚度 大于形成在壳体(2)的空心轴(2a)上的槽(19)的深度以及形成在轴承(7)的内圈(8)的孔(8b)中的槽(18)的深度。 
10.一种在回转机械上安装带轮装置(1)的方法，包括以下步骤： 
(a)将带轮(5)和转矩传递部件(6)以及转矩限制部件(16)牢固地组装。 
(b)将轴向保持部件(17)安装在轴承(7)的内圈(8)的孔(8b)中。 
(c)将轴承(7)安装在带轮(5)上，并牢固地固定。 
(d)将包括轴承(7)、轴向保持部件(17)、带轮(5)、转矩传递部件(6)和转矩限制部件(16)的组件安装在回转机械上，具体地： 
(d.1)将转矩传递部件(6)牢固地组装在回转机械的传动轴(3)上，且 
(d.2)将轴承(7)安装在回转机械的壳体(2)上，使得轴向保持部件(17)与所述壳体(2)协作。 
11.根据权利要求10所述的方法，其中在第一步骤中，阻尼元件(15)被模制到带轮(5)、转矩传递部件(6)以及转矩限制部件(16)上。 
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中 
-第二步骤中，支撑环(20)被安装在轴承(7)的内圈(8)的孔(8b)中形成的槽(18)中，且 
-最后一步中，所述支撑环(20)与形成于壳体(2)上的槽(19)配合。 
13.根据权利要求12所述的方法，其中在最后一步中，支撑环(20)在被插入形成在壳体(2)上的槽(19)之前，在壳体的空心轴(2a)的圆锥形自由端(2d)上滑过。 
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