CN107002772B - 用于从内燃机向附属设备传递转矩的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从内燃机向附属设备传递转矩的装置，所述附属设备特别是机动车辆的空调设备的压缩机，具有附属设备轴和能旋转地设置在附属设备壳体上的带盘，所述带盘和附属设备轴通过过载保护装置相互连接，过载保护装置构造成，使得在超过预先规定的转矩时带盘与附属设备轴之间的连接中断，所述过载保护装置具有弹簧盘，所述弹簧盘具有多个弹簧臂，这些弹簧臂在端侧在达到所述预先规定的转矩之前都不可相对旋转地与盘状的带动件的连接元件连接，应这样来改进所述装置，使得明显简化所述装置的结构、改进过载保护装置的响应特性的设计并且避免出现沿旋转轴线方向的载荷。这是这样来实现的：使得带动件(7)的各连接元件分别构造成带动件(7)中的袋状的容纳部(11)，各弹簧臂(10)的端部(10a)在弹簧张力下力锁合地贴靠在袋状容纳部(11)的支承面(12)上，各袋状容纳部(11)构造成局部地从带动件(7)中切出的、钩状成形的板条(13)。

Description

用于从内燃机向附属设备传递转矩的装置
技术领域
本发明涉及一种用于从内燃机向附属设备传递转矩的装置，所述附属设备特别是机动车辆的空调设备的压缩机，所述装置具有附属设备轴和能旋转地设置在附属设备壳体上的带盘，所述带盘和附属设备轴通过过载保护装置相互连接，过载保护装置构造成，使得在超过预先规定的转矩时带盘与附属设备轴之间的连接中断，所述过载保护装置具有弹簧盘，所述弹簧盘具有多个弹簧臂，这些弹簧臂在端侧在达到所述预先规定的转矩之前都不可相对旋转地与盘状的带动件的连接元件连接。
背景技术
在装备有空调设备的机动车辆中，通常空调设备的压缩机通过带传动机构由内燃机的曲轴驱动。在空调设备的压缩机停机时会导致，整个机动车辆的整个带传动结构被卡住或发生损坏。
为了克服这个缺点，已知这样的装置，所述装置在压缩机的带盘和压缩机轴之间的驱动线路中具有过载保护装置，所述过载保护装置确保了，当空调设备的压缩机故障停机时，压缩机带盘和压缩机轴之间的驱动连接中断。带盘此时可以在压缩机壳体上自由旋转，从而机动车辆的整个带传动机构不会被卡住或发生损坏。
一种用于从内燃机向附属设备传递转矩的装置由EP 2 722 558A1已知。在这个装置中，过载保护装置具有弹簧盘以及带动元件，所述弹簧盘不可相对旋转地与带盘连接，所述带动元件不可相对旋转地与压缩机轴连接。弹簧盘具有沿径向向外突出于实际的盘体的并且沿周向延伸的弹簧臂，这些弹簧臂的端部夹紧在带动元件和固定在带动元件上的夹紧板之间。当转矩超过预先规定的值时，弹簧臂的端部滑动离开这种夹紧连接，从而在带盘和压缩机轴之间不再能实现转矩传递并且带盘能够在压缩机壳体上自由旋转。
这种过载保护装置的结构非常复杂，并且在制造方面以及在安装方面都是非常复杂的，因为这种过载保护装置由多个零件组成，即，除了弹簧元件和带动元件，还包括附加的夹紧板以及铆钉式的用于将夹紧板固定在带动元件上的固定元件。
由US 2012/0285784 A1已知一种类似的具有过载保护装置的装置，但这种装置没有作为自有构件的带动件。相反，在带盘与传动带轮廓相邻接的区域中在共同的周边区域上对称地设置多个孔，螺钉状的元件插入这些孔中并通过锁紧螺母固定，螺钉状的元件在头部区域中在外侧具有袋状的容纳部，弹簧盘的弹簧臂的端部分别嵌入所述容纳部中。这里所述容纳部和弹簧臂的端部设计成，使得在出现过载的情况下，弹簧臂的端部能够滑动离开容纳部。这种过载保护装置的结构同样非常复杂并且需要改进。
发明内容
本发明的目的是，这样来改进所述装置，使得明显简化所述装置的结构、改进过载保护装置的响应特性的设计并且避免出现沿旋转轴线方向的载荷。
所述目的根据本发明在前面所述类型的装置中这样来实现，带动件的各连接元件分别构造成带动件中的袋状容纳部，各弹簧臂的端部在弹簧张力下力锁合地贴靠在袋状容纳部的支承面上，各袋状容纳部构造成局部地从带动件中切出的、钩状成形的板条。
相对于这种类型的已知装置，根据本发明，所述装置的过载保护装置的结构得到明显的简化，在原理上，所述过载保护装置仅由两个构件组成，即弹簧盘和盘状的带动件，这两个构件能够以简单的方式、例如通过深拉制造。装配也非常简单，因为只需克服弹簧盘的弹簧张力将弹簧盘的弹簧端部导入带动件中的袋状容纳部中，然后使所述弹簧端部力锁合地贴靠在袋状容纳部的相应支承面上。通过使弹簧盘或其弹簧臂支承在带动件上，沿旋转轴线的方向没有传递或形成附加的载荷，从而不会由于过载保护装置提高带盘支承件的负载。袋状容纳部是带动件整体的组成部分，从而不需要附加的必须与带动件连接的元件。
在优选的设计方案中设定，各弹簧臂的端部和各支承面具有相互匹配的形状元素，由此，除了力锁合以外还附加地实现了形锁合的连接。
所述形状元素优选构造成凹入或拱起，所述凹入或拱起可以在制造过程中简单地压制形成。弹簧臂的端部由此能够以简单的方式不仅力锁合地、而且还形锁合地保持在带动件上，这在过载保护装置的响应特性上附加地更为灵活地设计过载保护装置的方案。
根据一个优选的设计方案设定，各袋状容纳部的板条设有附加的加强部。所述加强部例如可以压制到板条中。袋状容纳部此时基本上是刚性的，这里对于过载保护装置的有效性必要的弹簧特性可以仅通过弹簧盘和弹簧臂提供。
备选地也可以设定，各板条构造成弹性的。由此可以在过载保护装置的响应特性的设计方面实现进一步的灵活性。
在优选的设计方案中设定，带动件在周向上与相应板条相邻地具有指向相配的弹簧臂并且贴靠在弹簧臂上的支承臂。通过所述附加的支承臂一方面可以影响弹簧臂的弹簧特性，另一方面可以确保，在过载情况下，弹簧臂不会与带动件发生接触，从而确保了各构件能自由旋转。
这里，在优选的设计方案中设定，各支承臂构造成局部地从带动件中切出的板条。各支承臂此时是带动件整体的组成部分，因此不需要附加的构件。相应的支承臂这里优选在自由端上折弯，以便提供较大的在相应弹簧臂上的支承面。此外，各支承臂也可以设有附加的加强部。
此外可以设定，弹簧盘具有至少三个对称地分布的弹簧臂。这些弹簧臂沿径向并且必要时沿切向突出于实际的弹簧盘的圆周并沿周向延伸。
最后特别优选地设定，弹簧盘具有环绕的突起，只要没有超过预先规定的转矩，所述突起就贴靠在带动件上。弹簧盘以所述环绕的突起支承在带动件上，由此弹簧盘和带动件构成对外没有力的单元并且避免了出现沿旋转轴线方向的载荷。在超过所述预先规定的转矩时，弹簧由于其弹簧张力在释放弹簧臂的同时这样变形，使得不再与带动件发生接触。
附图说明
下面根据附图举例说明本发明。这些附图中：
图1示出根据本发明的装置的侧视图；
图2示出图1中的线A-A上的剖视图，
图3示出所述装置的弹簧盘的侧视图，
图4示出所述装置的带动件的侧视图，
图5示出图1中的线A-A上的剖视图，其中标明了所作用的力，
图6示出图1中的线B-B上的剖视图，
图7至10示出过载保护装置从初始状态到脱离状态的分离过程的示意图，
图11示出根据一个改动的实施形式盘状的带动件和弹簧盘在结合状态下的透视图，以及
图12示出图11的侧视图，部分用剖视图示出。
具体实施方式
用于从未示出的内燃机向机动车辆的附属设备传递转矩的装置总体上用1标注。在所示实施例中，所述附属设备是空调设备的压缩机，对于该压缩机示出了压缩机壳体2。所述附属设备具有附属设备轴，就是说，在该实施例中是压缩机轴3，所述附属设备轴应通过带传动机构利用装置1驱动。所述带传动机构由设置在机动车辆的曲轴上的带盘驱动，所述带盘通过未示出的传动带与所述装置1的带盘4处于驱动连接。这个带盘4通过支承件5能旋转地支承在压缩机壳体2上或压缩机壳体2的侧向突出部2a上。
为了能从带盘4向压缩机轴2传递转矩，以及为了当压缩机损坏并且压缩机轴不再能旋转时能够中断这种传递，所述装置1在带盘4和压缩机轴3之间的驱动路线中具有过载保护装置。这个过载保护装置具有弹簧盘6和盘状的带动件7。这里，在该实施例中，弹簧盘6不可相对旋转地与压缩机轴3连接。为此，在该实施例中，弹簧盘6套插到压缩机轴3上并且通过螺母8不可相对旋转地固定。当然，也可以在弹簧盘6和压缩机轴3之间设置其他形式的不可相对旋转的连接。与此相对，盘状的带动件7不可相对旋转地与带盘4连接。在该实施例中，带动件7通过在共同的圆上在圆周上对称分布的螺钉9螺纹连接到带盘4上。当然带动件7也可以用其他方式不可相对旋转地固定在带盘4上，例如形锁合地固定，为此，带动件7按已知的方式具有指状的元件，所述元件嵌入带盘4端侧中相应的凹部(Ausbuchtung)中。在这种设计方案中，也可以在这种形锁合的连接结构中附加地集成包括弹性体元件或类似物的缓冲结构，这在本发明的范围内并不重要。
为了实现从带动件7向弹簧盘6并且由此从带盘4向压缩机轴3的力传递或转矩传递，弹簧盘6在该实施例中具有三个弹簧臂10，这三个弹簧臂设置成对称地分布在弹簧盘6的周边上，沿径向在实际的弹簧盘6的周边之外延伸并沿周向折弯。在图3中可以最好地看到的所述弹簧臂10朝其端部10a弹性地沿轴向相对于实际的弹簧盘6错开地朝带动件7的方向偏转。所述弹簧臂10用于，建立与带动件7的力锁合和/或形锁合的连接，所述连接在达到预先规定的转矩之前都是有效的，但在超过预先规定的转矩时被解除，从而过载保护生效。为此，盘状的带动件7对于每个弹簧端部10a分别在相应的位置处具有一个连接元件，所述连接元件构造成袋状容纳部11，所述袋状容纳部11具有支承面12，所述支承面平行于带动件7的主面定向。
因此，各弹簧端部10a嵌入带动件7的分别相配的袋状容纳部11中并在弹簧张力下力锁合地贴靠在袋状容纳部11的支承面12上。只要需传递的转矩不是过大，则由此就可以实现弹簧盘6和带动件7之间或者说带盘4与压缩机轴3之间的转矩传递。但如果当压缩机轴3例如被卡住时转矩过大，则弹簧端部10a以下面详细说明的方式滑动离开袋状容纳部11，从而转矩传递中断并且带盘4能自由转动。
为了除了弹簧端部10a与袋状容纳部11之间的单纯的力锁合连接以外还附加地实现形锁合的连接，优选地设定，弹簧臂10的相应端部10a和相应的支承面12具有彼此互补地构成的形状元素。所述形状元素在该实施例中根据具体的观察方向可以构造成凹入或拱起10b、12a。
带动件7相应的袋状容纳部11在该实施例中分别构造成局部地从带动件7中切出的钩状的板条13，所述板条在自由端侧形成具有凹入或拱起12a的支承面12。钩状的板条13邻接于其与实际带动件7的连接部优选具有附加的加强部14，所述加强部优选构造成这个板条区域的表面压制结构。
如由前面的说明得出的那样，所述装置1的过载保护装置在原理上只包括两个部分，即，弹簧盘6和带动件7。这两个部分在装配之前优选组装成可分离的单元。通过将连接元件套插到压缩机轴3上并将其旋紧来完成最终装配，在该实施例中，连接元件是螺母8。备选地，压缩机轴3当然也可以具有带有内螺纹的内孔。此时，为了将弹簧盘6固定在压缩机轴3的端部上，相应地不是采用螺母8，而是采用固定螺钉。不是以其相对于压缩机轴3较大的内孔与压缩机轴3连接的带动件7通过螺钉9固定在带盘3上。
在预安装过载保护装置时，弹簧盘6和带动件7通过弹簧臂10和袋状容纳部11相互张紧。此时，一方面通过弹簧端部10a朝袋状容纳部11的支承面12由弹簧加载的偏转实现了力锁合的连接，另一方面，附加地通过凹入或拱起10b、12a实现了形锁合的连接。这种拱起10b、12a的形状原则上是任意的，例如所述拱起可以是球形、锥形或圆柱形的。加强部14用于加强袋状容纳部11的板条13，所述加强部防止板条13弯曲退让(Wegbiegen)。在张紧时，从中性的无载荷位置将弹簧臂10带入张紧位置，由此产生压紧力F，所述压紧力将弹簧盘6压到或压向带动件7。
力F通过弹簧臂10的几何形状和板厚、所使用的弹簧钢的弹性和弹簧臂10的偏转确定。弹簧盘6此时以环绕的突起6a支承在带动件7上，由此，弹簧盘6和带动件7构成对外没有力的单元。由图5得出，力F1和F2是相同大小的，从而存在力平衡。带动件7可以为了与弹簧盘6的突起6a接触而在周边上对称分布地具有多个接触面7a，所述接触面构造成拱起。
在运行中，带盘4通过未示出的传动带由内燃机驱动。此时产生的转矩通过弹簧盘5和带动件7传递。因此，通过袋状容纳部11或板条13将切向力导入弹簧盘6中。弹簧盘6又通过经由螺母8实现的防相对旋转的连接驱动压缩机轴3。如果在运行中压缩机轴3的旋转例如由于功能故障而受到妨碍，则作用在弹簧盘6和带动件7的连接结构上的力升高。如果所述力或转矩超过预先规定的值，则弹簧端部10a滑动离开袋状容纳部11。它们相互滑动，直至连接完全解除。这个分离过程在图7至10中示出。这里，图7示出初始状态，图8示出分离的开始，图9示出分离的结束，而图10示出脱离的最终状态。
能传递的最大力通过凹入或拱起10b、12a的接触角、接触副的摩擦系数和弹簧臂10的预紧力确定。
在弹簧臂从带动件7上完全分离之后，弹簧臂10返回到无载荷的位置。由此此时带盘4的旋转与压缩机轴3的旋转脱离关联，带盘4的传动带不会由于压缩机功能故障承受载荷。由于弹簧盘6和带动件7是分开的并且弹簧臂10相对于带动件7的袋状容纳部11沿轴向错开，带动件7并且由此还有带盘4可以进行自由旋转。
在图11和12中示出装置1的另一个设计方案，该设计方案与前面说明的设计方案的区别在于，盘状的带动件7附加地在周边上与相应板条13相邻地具有朝相配的弹簧臂10定向并贴靠在该弹簧臂上的支承臂15。所述支承臂这里如图中所示那样优选构造成从带动件7中局部切出的板条，所述板条在安装位置中基本上沿轴向延伸并且优选在其自由端部15a的区域中弯折成弧形的，从而所述自由端部15a面式地贴靠在相配的弹簧臂10上。
通过适当地设计支承臂15的尺寸，能更好地调节弹簧臂10的弹簧张力。此外，支承臂在未示出的脱离状态下还确保了，弹簧臂10不再能够与带动件7接触，否则这会导致出现不希望的噪声或类似情况，在所述脱离状态中，弹簧臂10的端部10a根据图11和12位于袋状容纳部11的上方。
当然，本发明不仅限于所示的实施例。也可以采用其他设计方案，而不会偏离基本构思。例如，带动件7和带盘4之间以及弹簧盘6与压缩机轴3之间的防相对旋转的连接结构的形式可以设计成不同的，相同的情况也适用于凹入和拱起10b、12a，必要时也可以完全省去所述凹入和拱起，从而仅形成力锁合的连接。此外，弹簧盘6也可以与带盘4固定连接，而带动件7也可以与压缩机轴4固定连接。
附图标记列表
1 装置
2 压缩机壳体
2a 突出部
3 压缩机轴
4 带盘
5 支承件
6 弹簧盘
6a 环绕的突起
7 带动件
7a 接触面
8 螺母
9 螺钉
10 弹簧臂
10a 端部
10b 凹入或拱起
11 袋状容纳部
12 支承面
12a 凹入或拱起
13 板条
14 加强部
15 支承臂

Claims (11)

1.用于从内燃机向附属设备传递转矩的装置，具有附属设备轴(3)和能旋转地设置在附属设备壳体(2)上的带盘(4)，所述带盘(4)和附属设备轴(3)通过过载保护装置相互连接，过载保护装置构造成，使得在超过预先规定的转矩时将带盘(4)与附属设备轴(3)之间的连接中断，所述过载保护装置具有弹簧盘(6)，所述弹簧盘具有多个弹簧臂(10)，这些弹簧臂在端侧在达到所述预先规定的转矩之前都不可相对旋转地与盘状的带动件(7)的连接元件连接，其特征在于，带动件(7)的各连接元件分别构造成带动件(7)中的袋状容纳部(11)，各弹簧臂(10)的端部(10a)在弹簧张力下力锁合地贴靠在袋状容纳部(11)的支承面(12)上，各袋状容纳部(11)构造成局部地从带动件(7)中切出的、钩状成形的板条(13)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各弹簧臂(10)的端部(10a)以及各支承面(12)具有相互匹配的形状元素。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述形状元素构造成凹入或拱起(10b、12a)。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述板条(13)设有附加的加强部(14)。
5.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述板条(13)构造成弹性的。
6.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，带动件(7)在周边与相应板条(13)相邻地具有指向相配的弹簧臂(10)并贴靠在该弹簧臂上的支承臂(15)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，各支承臂构造成局部地从带动件(7)中切出的板条。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，各支承臂(15)设有附加的加强部。
9.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，弹簧盘(6)具有至少三个对称地分布的弹簧臂(10)。
10.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，弹簧盘(6)具有环绕的突起(6a)，只要没有超过所述预先规定的转矩，所述突起就贴靠在带动件(7)上。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述附属设备是机动车辆的空调设备的压缩机。
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