-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Kraftübertragungseinrichtung
mit einer Funktion eines Drehmomentbegrenzers. Spezieller betrifft
sie einen neuen Mechanismus einer Kraftübertragungseinrichtung, die
geeignet ist für
eine Verwendung in einem Kompressor oder in anderen industriellen
Geräten.
-
Verschiedene Drehmomentbegrenzungsmechanismen
sind bekannt. Beispielsweise beschreibt
JP 8-135 752 A eine Kraftübertragungseinrichtung, wie
sie in
19 und
20 gezeigt ist. In
20 ist eine Innenspur des
Kugellagers
24 an einem inneren zylindrischen Vorsprungsabschnitt
22A eines
Vordergehäuses
22 eines
Kompressors
21 befestigt. Ein Rotor
25 ist an
einer Außenspur
des Kugellagers
24 befestigt. Eine Riemenscheibe
26 ist
an dem Rotor
25 befestigt, und ein erstes Halteelement
28 ist
an der Riemenscheibe
26 durch Niete
27 befestigt.
Eine Nabe
29 ist an einer Welle
23 des Kompressors
21 über eine
Mutter
30 befestigt. Ein zweites Halteelement
32 ist
an der Nabe
29 durch Niete
31 befestigt. Ein elastischer
Ring
33, der aus einem synthetischen Harz oder aus Gummi
gebildet ist, ist zwischen dem ersten Halteelement
28 und
dem zweiten Halteelement
32 preßeingepaßt.
-
Wie in 19 dargestellt
ist, ist der elastische Ring 33 in Form eines Blatts bzw.
eines Blütenblatts
gebildet und sind eine Mehrzahl von Konvexitäten 33A und Ausnehmungen 33B an
dem inneren und äußeren Umfang
des elastischen Rings 33 gebildet. Eine Mehrzahl von Ausnehmungen 28A und Konvexitäten 28B sind
an dem Umfang des ersten Halteelements 28 in Übereinstimmung
mit der Mehrzahl von Konvexitäten 33A und 33B des
elastischen Rings 33 gebildet. Eine Mehrzahl von Ausnehmungen 32A und
Konvexitäten 32B sind
an dem inneren Umfang des zweiten Halteelements 32 in Übereinstimmung
mit der Mehrzahl von Konvexitäten 33A und
Ausnehmungen 33B des elastischen Rings 33 gebildet.
-
Wenn ein normales Drehmoment von
der Riemenscheibe 26 zur Welle 23 des Kompressors 21 übertragen
wird, werden die entsprechenden Konvexitäten 33A und Ausnehmungen 33B des
elastischen Rings 33 durch die Kompression zwischen den
entsprechenden Konvexitäten 28A und
Ausnehmungen 28B des ersten Halteelements 28 und
den entsprechenden Konvexitäten 32B und
Ausnehmungen 32A des zweiten Halteelements 32 deformiert,
und das Drehmoment wird durch die rückwirkende Kraft übertragen.
Wenn ein übermäßiges Drehmoment
relativ zu einem voreingestellten Wert erzeugt wird, das beispielsweise
von einem Festfressen des Kompressors 21 stammt, wird der
elastische Ring 33 deformiert und seine Dicke in der radialen
Richtung nimmt ab. Da der elastische Ring 33 gegen die
Ausnehmungen 32A und Konvexitäten 32B des zweiten
Halteelements 32 rutscht, wird als Ergebnis die Übertragung des
Drehmoments unterbrochen.
-
Da eine Mehrzahl von Ausnehmungen
und Konvexitäten
auf dem ersten und zweiten Halteelement in ihren Umfangsrichtungen
(Drehrichtungen) vorgesehen sind, können bei einer solchen herkömmlichen
Kraftübertragungseinrichtung,
sogar wenn der elastische Ring einmal rutscht und seine Konvexitäten und
Konkavitäten
außer
Eingriff kommen von den Ausnehmungen und Konvexitäten des zweiten
Halteelements, die Konvexitäten
und Ausnehmungen des elastischen Rings in benachbarte Ausnehmungen und
Konvexitäten
des zweiten Halteelements passen und ein Drehmoment kann wieder übertragen
werden.
-
Da der Elastizitätsmodul des elastischen Rings
sich bei einer Erhöhung
der Umgebungstemperatur ändert,
kann ferner bei der herkömmlichen Kraftübertragungseinrichtung
die Funktion der Drehmomentbegrenzung instabil sein.
-
Ferner ist eine Kraftübertragungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 aus der
DE 40
05 986 A1 bekannt.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine stabile Kraftübertragungseinrichtung
vorzusehen, die nicht durch eine Variation der Umgebungstemperatur
beeinflußt
wird, die ein Eindringen von Fremdmaterial, einen Abrieb und Rosten
verhindern kann und die sicher die Bedingung des unterbrochenen
Drehmoments beibehalten kann, nachdem das Drehmoment einmal unterbrochen
wurde.
-
Die Aufgabe wird durch die Kraftübertragungseinrichtung
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Die Kraftübertragungseinrichtung enthält ein antriebsseitiges
drehbares Element mit einer Mehrzahl von sich radial verjüngenden
Ausnehmungen, jeweils mit einem Paar von Verjüngungsoberflächen, wobei
die Mehrzahl von sich radial verjüngenden Oberflächen in
einer Umfangsrichtung des antriebsseitigen drehbaren Elements angeordnet
sind, ein abtriebsseitiges drehbares Element, das mit einer Drehwelle
verbunden ist und eine Mehrzahl von Radial- und Axialausnehmungen
aufweist, die in einer Umfangsrichtung des abtriebsseitigen drehbaren Elements
angeordnet sind, eine Mehrzahl von Kugeln, die jeweils zwischen
einer der sich radial verjüngenden
Ausnehmungen und einer der Radial- und Axialausnehmungen bewegbar
sind, eine Feder, die auf dem abtriebsseitigen drehbaren Element
vorgesehen ist, und einen durch die Feder gedrückten Ring zum Drücken der Kugeln.
Bei der Kraftübertragungseinrichtung
drückt
eine geneigte Oberfläche,
die auf dem Kugeldruckring gebildet ist, jede Kugel jeder sich radial
verjüngenden
Ausnehmung und dem abtriebsseitigen drehbaren Element, wenn ein
Drehmoment übertragen
wird, und eine der Verjüngungsoberflächen von
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung und die geneigte Oberfläche des Kugeldruckrings bewegen
jede Kugel in jede Radial- und Axialausnehmung, wenn ein Drehmoment
unterbrochen wird.
-
Bei der Kraftübertragungseinrichtung kann das
abtriebsseitige drehbare Element eine axiale Innenausnehmung aufweisen,
die mit jeder Radial- und Axialausnehmung verbunden ist, und wenn
ein Drehmoment unterbrochen wird, wird jede Kugel durch Bewegungen
in die axiale Innenausnehmung in jeder der Radial- und Axialausnehmung
davon abgehalten, radial bewegt zu werden.
-
Ferner kann bei der Kraftübertragungseinrichtung
das abtriebsseitige drehbare Element eine Riemenscheibe, einen Außenring,
der an der Riemenscheibe befestigt ist, einen Innenring, der in
Kontakt mit den Kugeln steht, und ein elastisches Gummielement,
das den Außenring
und den Innenring verbindet, aufweisen. Die Feder kann eine Belleville-Feder
aufweisen, und eine Zwangskraft der Belleville-Feder gegen den Kugeldruckring
kann durch eine Schraube oder Mutter eingestellt werden.
-
Ferner können Abdichtungselemente zur
Abdichtung zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des antriebsseitigen drehbaren
Elements und einer Umfangsoberfläche
des abtriebsseitigen drehbaren Elements und zwischen der inneren
Umfangsoberfläche
des antriebsseitigen drehbaren Elements und einer Umfangsoberfläche des
Kugeldruckrings vorgesehen sein. In dieser Ausführungsform kann ein geschlossener
Raum durch die entsprechenden Abdichtungselement gebildet sein.
-
Ferner kann ein geschlossener Raum
durch eine Druckabdichtung zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des
Gummielements und einer Umfangsoberfläche des abtriebsseitigen drehbaren
Elements und zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Gummielements und einer
Umfangsoberfläche des
Kugeldruckrings gebildet sein.
-
Ferner kann ein geschlossener Raum
durch eine Druckabdichtung zwischen einem ringähnlichen Abdichtungselement,
das an dem Innenring befestigt ist, und einer Umfangsoberfläche des
abtriebsseitigen drehbaren Elements und zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des
Gummielements und einer Umfangsoberfläche des Kugeldruckrings gebildet sein.
-
Ferner kann ein geschlossener Raum
durch eine Druckabdichtung zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des
Gummielements und einer Umfangsoberfläche des abtriebsseitigen drehbaren
Elements und zwischen einem ringähnlichen
Abdichtungselement, das an dem Innenring befestigt ist, und einer
Umfangsoberfläche
des Kugeldruckrings gebildet sein.
-
In diesen Ausführungsformen, die einen geschlossenen
Raum bilden, ist es bevorzugt, wenn ein Spalt zwischen dem Außenring
und der Riemenscheibe erzeugt ist, daß der geschlossene Raum beibehalten
werden kann, sogar wenn der Außenring, das
Gummielement und der Innenring zu der Riemenscheibe hin bewegt werden.
Wenn ein Spalt zwischen dem abtriebsseitigen drehbaren Element und der
Drehwelle erzeugt ist, ist es ferner bevorzugt, daß der geschlossene
Raum beibehalten werden kann, sogar wenn das abtriebsseitige drehbare
Element, die Kugeln und der Kugeldruckring zu der Riemenscheibe
hin bewegt werden. Ferner kann ein Schutzmittel oder ein Schmiermittel
in den geschlossenen Raum eingefüllt
sein.
-
Ferner kann bei der Kraftübertragungseinrichtung
die geneigte Oberfläche
des Kugeldruckrings einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt
aufweisen. Der erste Abschnitt kommt in Kontakt mit jeder Kugel
bevor jede Kugel sich von jeder sich radial verjüngenden Ausnehmung zu jeder
Radial- und Axialausnehmung durch eine der Verjüngungsoberflächen von
jeder sich radial verjüngenden Ausnehmung
bewegt, und der zweite Abschnitt kommt in Kontakt mit jeder Kugel,
nachdem sich die Kugeln von jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung zu jeder Radial- und Axialausnehmung durch eine der Verjüngungsoberflächen von
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung bewegen. Es ist bevorzugt, daß ein Neigungswinkel des zweiten
Abschnitts kleiner ist als ein Neigungswinkel des ersten Abschnitts.
-
Ferner können bei der Kraftübertragungseinrichtung
die folgenden bevorzugten Ausführungsformen
eingesetzt werden. Ein erstes Drehmoment, das erzeugt wird, wenn
jede Kugel beginnt, sich von jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung zu jeder Radial- und Axialausnehmung durch eine der Verjüngungsoberflächen von
jeder sich radial verjüngenden Ausnehmung
zu bewegen, kann fast gleich eingestellt werden zu einem zweiten
Drehmoment, das verursacht wird, wenn jede Kugel vollständig von
einem Kontakt mit einer der Verjüngungsoberflächen von
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung gelöst
ist.
-
Ein Spalt kann zwischen dem abtriebsseitigen
drehbaren Element und dem Kugeldruckring derart vorgesehen sein,
daß eine
Zwangskraft der Feder auf jede Kugel über den Kugeldruckring wirkt,
selbst wenn jede Kugel sich in die axiale Innenausnehmung bewegt,
während
ein Drehmoment unterbrochen wird. Eine Tiefe der axialen Innenausnehmung
ist derart eingestellt, daß eine
Zwangskraft der Feder auf jede Kugel über den Kugeldruckring wirkt,
selbst wenn sich jede Kugel in die axiale Innenausnehmung bewegt,
während
das Drehmoment unterbrochen wird. Die oben beschriebene Schraube
bzw. Mutter kann ein Mittel zur Verhinderung eines Lösens der Schraube
enthalten.
-
Bei einer solchen Kraftübertragungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, da der Kraftübertragungsmechanismus
nicht durch eine Variation der Umgebungstemperatur beeinflußt wird, ein
stabiler Drehmomentbegrenzer gebildet werden. Da die Unterbrechungsbedingung
beibehalten werden kann, wenn die Übertragung eines Drehmoments
einmal unterbrochen ist, kann ferner die Übertragung und die Unterbrechung
nicht diskontinuierlich wiederholt werden. Ferner wird keine Schwingung,
keine Geräusche
und keine Wärme
in der Kraftübertragungseinrichtung
erzeugt.
-
Wenn die Abdichtungselemente für den Drehmomentunterbrechungsmechanismus
der Kraftübertragungseinrichtung
eingesetzt werden, kann ferner das Eindringen von Fremdmaterial,
wie zum Beispiel Staub, verhindert werden, und die Funktion des
Drehmomentbegrenzers kann stabil sein. Da ein Schutzmittel oder
ein Schmiermittel in dem geschlossenen Raum eingefüllt werden
kann, kann ferner ein Rosten und ein Abrieb des Drehmomentunterbrechungsmechanismus
der Kraftübertragungseinrichtung
verhindert werden, und somit variiert die Funktion des Drehmomentbegrenzers
nicht durch ein solches Rosten oder durch einen solchen Abrieb in
der Kraftübertragungseinrichtung.
-
Wenn der Kraftübertragungsmechanismus an der
abtriebsseitigen Geräteseite
angebracht ist, ist ein Spalteinstellelement, wie zum Beispiel eine Beilagscheibe,
nicht notwendig zur Einstellung eines Spalts in einer Richtung entlang
der Drehwelle des abtriebsseiticen Geräts.
-
Ferner kann die Wartung und die Wiederherstellung
der Kraftübertragungseinrichtung
leicht durchgeführt
werden. Nachdem ein Drehmoment unterbrochen ist, können der
Kugeldruckring, die Feder und die Schraube gegenüber der Nabe gelöst werden
und jede Kugel kann zu einer Kraftübertragungsposition bewegt
werden, und somit kann der Kraftübertragungsmechanismus
leicht wieder hergestellt werden.
-
Wenn der Winkel der geneigten Oberfläche des
Kugeldruckrings adäquat
eingestellt ist, bewegt sich jede Kugel besser. Wenn ein übermäßiges Drehmoment
relativ zu einem voreingestellten Wert erzeugt wird, kann somit
das übermäßige Drehmoment sicher
unterbrochen werden.
-
Wenn das Drehmoment zur Zeit des
Beginns der Unterbrechung derart eingestellt ist, daß es fast gleich
ist zu dem Drehmoment zur Zeit der Beendigung der Unterbrechung,
kann die Zuverlässigkeit der
Kraftübertragungseinrichtung
ferner erhöht
werden.
-
Durch Bilden eines Spalts zwischen
dem Kugeldruckring und dem abtriebsseitigen drehbaren Element, wie
zum Beispiel eine Nabe, durch Einstellen der Tiefe der axialen Innenausnehmung
oder durch Vorsehen eines Löseverhinderungsmittels
für die
Schraube, die gegen den Kugeldruckring drückt, kann ferner die Drehmomentunterbrechungsbedingung
geeigneter beibehalten werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich von der folgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung anhand der begleitenden Figuren.
-
Ausführungsformen der Erfindung
werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren, die nur
beispielhaft angegeben sind und nicht die vorliegende Erfindung
beschränken
sollen, beschrieben. von den Figuren zeigen:
-
1 eine
Aufrißansicht
einer Kraftübertragungseinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
2 eine
senkrechte Schnittansicht der in 1 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Drehmomentübertragungsbedingung
zeigt,
-
3 eine
senkrechte Schnittansicht der in 1 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Drehmomentunterbrechungsbedingung zeigt,
-
4 eine
vergrößerte Teilaufrißansicht
eines Hauptabschnitts der in 2 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung
entlang der Linie A-A von 2,
-
5 eine
vergrößerte Teilaufrißansicht
eines Hauptabschnitts der in 3 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung
entlang der Linie B-B von 3,
-
6 eine
senkrechte Teilschnittansicht einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
7 eine
Teilaufrißansicht
eines Hauptabschnitts einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
8 eine
senkrechte Teilschnittansicht der in 7 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Drehmomentunterbrechungsbedingung zeigt,
-
9 eine
senkrechte Teilschnittansicht einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß einer
Modifikation der in 8 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Drehmomentunterbrechungsbedingung zeigt,
-
10 eine
senkrechte Teilschnittansicht der in 8 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung zur
Erläuterung
einer dynamischen Beziehung bei der Drehmomentunterbrechungsbedingung,
-
11 eine
Teilaufrißansicht
der in 8 gezeigten Kraftübertragungseinrichtung
zur Erläuterung
einer dynamischen Beziehung bei der Drehmomentunterbrechungsbedingung,
-
12 ein
Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem übertragenen Drehmoment und
einer Größe einer
Winkelverschiebung in der in 7 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung
zeigt,
-
13 ein
Aufrißansicht
einer Kraftübertragungseinrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
14 eine
senkrechte Schnittansicht der in 13 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Drehmomentübertragungsbedingung
zeigt,
-
15 eine
senkrechte Schnittansicht einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß einer
ersten Modifikation der in 14 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Drehmomentübertragungsbedingung
zeigt,
-
16 eine
senkrechte Schnittansicht einer Kraftübertragungseinrichtung gemäß einer
zweiten Modifikation der in 14 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Kraftübertragungsbedingung
zeigt,
-
17 eine
senkrechte Schnittansicht einer in 14 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung, die
eine Spaltenerzeugungsbedingung zwischen einem Außenring
und einer Riemenscheibe zeigt,
-
18 eine
senkrechte Schnittansicht der in 14 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung,
die eine Spaltenerzeugungsbedingung zwischen einer Nabe und einer
Drehwelle eines Kompressors zeigt,
-
19 eine
Aufrißansicht
einer herkömmlichen
Kraftübertragungseinrichtung
und
-
20 eine
senkrechte Schnittansicht der in 19 gezeigten
Kraftübertragungseinrichtung.
-
Bezugnehmend auf 1-5 wird
eine Kraft- bzw. Leistungsübertragungseinrichtung
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform
wird die Kraftübertragungseinrichtung
als Drehmomentbegrenzer für
einen Kompressor verwendet. Eine Innenspur bzw. ein Innenring eines
Kugellagers 3 ist an einem Gehäuse 1a eines Kompressors 1 befestigt, und
eine Riemenscheibe 4 ist an einer Außenspur bzw. Außenring
des Kugellagers 3 befestigt. Eine Drehwelle 2 des
Kompressors 1 ist koaxial zur Riemenscheibe 4 angeordnet.
Ein Außenring 5 ist
an der Seitenoberfläche
der Riemenscheibe 4 über
drei Schrauben 6 befestigt. Ein Innenring 8 ist
innerhalb des Außenrings 5 angeordnet.
Der Außenring 5 und der
Innenring 8 sind miteinander durch einen elastischen Gummiring 7 verbunden,
der mit dem Außenring 5 und
dem Innenring 7 jeweils durch eine Vulkanisierungsadhäsion verbunden ist.
Dieser elastische Gummiring 7 läßt eine Dämpfungswirkung erkennen. Eine
Mehrzahl von sich radial verjüngenden
Ausnehmungen 8a sind auf der Innenoberfläche des
Innenrings 8 in einer gleichen Radialposition gebildet
und in der Umfangsrichtung in einem gleichen Intervall angeordnet.
Jede sich radial verjüngende
Ausnehmung 8a weist ein Paar von Verjüngungsoberflächen 8b auf,
die symmetrisch in der Umfangsrichtung gebildet sind. Jede sich
radial verjüngende
Ausnehmung 8a enthält
eine Kugel 9.
-
Eine Nabe 10 ist an einem
Endabschnitt der Drehwelle 2 vorgesehen, und ein Wellenanbringunsabschnitt 10a der
Nabe 10 ist über
eine Mutter 11 an der Welle 2 befestigt. Eine
Mehrzahl von radialen und axialen Ausnehmungen 10b, die
jeweils eine Kugel 9 aufnehmen, sind in der Nabe 10 an
einer gleichen Radialposition gebildet und sind in der Umfangsrichtung
in einem gleichen Intervall angeordnet. Ferner ist eine axiale Innenausnehmung 10c derart gebildet,
daß sie
mit jeder der radialen und axialen Ausnehmungen 10b (d.h.
Ausnehmungen 10b, die sich radial und axial erstrecken)
verbunden ist.
-
Jede Kugel 9 ist über jeder
sich radial verjüngenden
Ausnehmung und jeder radialen und axialen Ausnehmung 10b positioniert
bzw. erstreckt sich über
diese, wenn ein Drehmoment übertragen
wird, wie in 2 und 4 dargestellt ist. Jede Kugel 9 bewegt
sich in jede radiale und axiale Ausnehmung bzw. Radial- und Axialausnehmung 10b,
und bewegt sich weiter in jede axiale Innenausnehmung 10c, wenn
ein Drehmoment bzw. eine Drehmomentübertragung unterbrochen wird,
wie in 3 und 5 gezeigt ist. Die Bewegung
von jeder Kugel wird später beschrieben.
-
Ein Kugeldruckring 12 und
eine Belleville- bzw. Tellerfeder 13 sind auf einen vorstehenden
Zylinderabschnitt 10d der Nabe 10 aufgebracht
und durch eine Mutter 14 befestigt. Die Zwangskraft der Belleville-Feder 13 gegen
den Kugeldruckring 12 wird durch Steuern des Aufschraubgrads
der Mutter 14 eingestellt. Eine geneigte Oberfläche 12a ist
auf dem Kugeldruckring 12 gebildet zur Bewegung und Preßkontaktierung
von jeder Kugel 9 zu dem Innenring 8, der radial
außerhalb
des Kugeldruckrings 12 angeordnet ist, und zur Nabe 10,
die axial relativ zum Kugeldruckring 12 angeordnet ist.
Ein ringähnliches Dichtungselement 15 ist
zwischen dem Innenring 8 und einem radial vorstehenden
Abschnitt 10e der Nabe 10 eingefügt. Ein
ringähnliches
Dichtungselement 16 ist zwischen dem Innenring 8 und
dem Kugeldruckring 12 eingefügt. Ein geschlossener Raum ist
durch die Abdichtung der Dichtungselemente 15 und 16 gebildet.
Ein Schutz- bzw.
Konservierungsmittel oder ein Schmierstoff ist in den geschlossenen Raum
eingefüllt.
-
Die dynamische Beziehung zwischen
einem von dem Paar von Verjüngungsoberflächen 8b von jeder
sich radial verjüngenden
Ausnehmung 8a des Innenrings 8 (eine von dem Paar
von Verjüngungsoberflächen 8b in
Abhängigkeit
der Drehrichtung der Riemenscheibe 4), jeder Kugel 9 und
der geneigten Oberfläche 12a des
Kugeldruckrings 12 und die Bewegung von jeder Kugel 9 wird
erläutert.
Die geneigte Oberfläche 12a drückt jede
Kugel 9 in eine Richtung senkrecht zur geneigten Oberfläche 12a mit
einer Kraft P1 durch die Zwangskraft der Belleville-Feder 13.
Die Kraft P1 kann aufgeteilt werden in eine Komponentenkraft P1r
zum Drücken
von jeder Kugel 9 radial nach außen und einer Komponentenkraft
P1h zum Drücken
jeder Kugel 9 axial nach rechts in der Figur. Eine von
dem Paar von Verjüngungsoberflächen 8b drückt jede
Kugel 9 in eine Richtung senkrecht zu den Verjüngungsoberflächen 8b mit
einer Kraft P2. Die Kraft P2 kann aufgeteilt werden in eine Komponentenkraft
P2r zum Drücken
jeder Kugel 9 radial nach innen und einer Komponentenkraft
P2h zum Drücken
jeder Kugel 9 axial nach rechts in 4 in einem Fall, bei dem sich der Innenring 8 in
einer Richtung im Uhrzeigersinn in 4 dreht.
Wenn P1r > P2r, steht
das Paar von Verjüngunsoberflächen 8b in
Kontakt mit der Kugel 9 und ein Drehmoment wird übertragen.
Wenn P1r < P2r,
bewegt eine Ver jüngungsoberfläche 8b die
Kugel 9 in einer Richtung radial nach innen und ein Drehmoment
ist unterbrochen.
-
Wenn das Drehmoment übertragen
wird, wie in 2 und 4 gezeigt ist, gelangt jede
Kugel 9 in Kontakt mit dem Paar von Verjüngungsoberflächen 8b von
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung 8a des Innenrings 8, mit dem radial
vorstehenden Abschnitt 10e der Nabe 10 und mit
der geneigten Oberfläche 12a des
Kugeldruckrings 12. Daher wird die Drehung der Riemenscheibe 4 zu
der Drehwelle 2 des Kompressors 1 über die
drei Schrauben 6, den Außenring 5, den Gummiring 7,
den Innenring 8, jede Kugel 9, den vorstehenden
Abschnitt 10e der Nabe 10 und den Wellenanbringungsabschnitt 10a der Nabe 10 übertragen.
-
Wenn ein übermäßiges Drehmoment über einem
voreingestellten Drehmoment erzeugt wird, das beispielsweise von
einem Festfressen des Kompressors 1 stammt, wird die in 2 und 4 gezeigte Bedingung nicht beibehalten,
und das übermäßige Drehmoment
wird unterbrochen, wie in 3 und 5 gezeigt ist. Eine von dem
Paar von Verjüngungsoberflächen 8b von
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung 8a des Innenrings 8 (eine von dem Paar der
Verjüngungsoberflächen 8b in
Abhängigkeit
der Drehrichtung der Riemenscheibe 4) drückt gegen jede
Kugel 9 und die Kugel 9 bewegt sich in die radiale
und axiale Ausnehmung 10b der Nabe 10, wie in 3 und 5 gezeigt ist. Da jede Kugel 9 etwas
radial nach außen
zurück
kommen kann, bewegt bei dieser Bedingung nach der Bewegung eine
Verjüngungsoberfläche 8b und
die geneigte Oberfläche 12a des Kugeldruckrings 12 jede
Kugel 9 weiter in die axiale Innenausnehmung 10c.
Folglich wird sicher verhindert, daß jede Kugel 9 radial
nach außen
zurück kommt.
Während
des Bewegungsvorgangs von jeder Kugel 9 in diesem Fall
bewegt sich der Kugeldruckring 12 vorübergehend in eine Richtung
nach links in 2 durch
die Druckkraft, die von der Seite von jeder Kugel 9 auf
die geneigte Oberfläche 12a beaufschlagt
wird, und danach bewegt sich jede Kugel 9 in die radiale,
und axiale Ausnehmung r und weiter in die axiale Innenausnehmung 10c.
Da der Innenring 8 und jede Kugel 9 durch eine
solche Bewegung von jeder Kugel 9 voneinander getrennt
werden, wird die Drehung der Riemenscheibe 4 nicht auf
die Drehwelle 2 des Kompressors übertragen. Somit kann ein übermäßiges Drehmoment
geeignet und gut unterbrochen werden.
-
6 zeigt
eine Kraftübertragungseinrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Teilverbesserung
zu dem Mechanismus der oben beschriebenen ersten Ausführungsform
hinzugefügt.
Somit werden nur die verbesserten Abschnitte erläutert.
-
In dieser Ausführungsform ist ein Spalt C zwischen
der Nabe 10 und dem Kugeldruckring 12 derart vorgesehen,
daß eine
Zwangskraft der Feder 13 auf jede Kugel 9 über den
Kugeldruckring 12 wirkt, sogar wenn jede Kugel 9 in
die axiale Innenausnehmung 10c bewegt wird, während ein
Drehmoment unterbrochen wird. Genauer, die axiale Länge des Aufnahmeabschnitts 10f der
Nabe 10 kann als eine geeignete Länge derart eingestellt werden,
daß die Belleville-Feder 13 gegen
den Kugeldruckring 12 drücken kann, sogar wenn jede
Kugel 9 in die axiale Innenausnehmung 10c bewegt
wird. Der Spalt bzw. die Lücke
C, die zwischen dem Kugeldruckring 12 und dem Aufnahmeabschnitt 10f der
Nabe 10 gebildet ist, ist bevorzugt als ein minimaler Spalt
eingestellt, so daß die
Kraft der geneigten Oberfläche 12a zum
Drücken
jeder Kugel 9 radial nach außen nicht verschlechtert wird.
In dieser Bedingung kann ein Lösen
der Mutter 14 verhindert werden, da eine axiale Zwangskraft
der Feder 13 sogar wirken kann, nachdem ein Drehmoment
unterbrochen wurde.
-
7-12 zeigen eine Kraftübertragungseinrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Teilverbesserung
zu dem Mechanismus der ersten Ausführungsform hinzugefügt. Daher
werden nur die verbesserten Abschnitte erläutert.
-
Jede Kugel 9 kommt in Kontakt
mit einer Verjüngungsoberfläche 8b des
Innenrings 8 und der geneigten Oberfläche 12a des Kugeldruckrings 12, wenn
ein Drehmoment übertragen
wird, wie in 2 und 4 gezeigt ist. Wenn ein Drehmoment
unterbrochen ist, wie in 7 gezeigt
ist, kann jede Kugel 9 zu einer Position eines Innendurchmessers 8c des Innenrings 8 in
der radialen und axialen Richtung bewegt werden. Ob jede Kugel 9 in
die axiale Innenausnehmung 10c der Nabe 10 bewegt
wird, hängt
bei dieser Bedingung von der Beziehung zwischen einem Winkel θs zwischen
der geneigten Oberfläche 12a des
Kugeldruckrings 12 und einer radialen Linie und einem Winkel θa zwischen
einer tangentialen Linie an einem Kontaktpunkt von jeder Kugel 9 und
einem Kugelaufnahmerandabschnitt 10g der Nabe und einer
radialen Linie ab. 9 zeigt
einen Kugeldruckring 12 des Designs, bei dem die in 8 gezeigte geneigte Oberfläche 12a geändert ist.
In 9 ist eine geneigte
Oberfläche 12b mit
einem kleineren Neigungswinkel θ's
derart gebildet, daß sie
mit der geneigten Oberfläche 12a verbunden
ist. Wenn der Winkel θa
größer ist
als der Winkel θs
oder θ's,
wird jede Kugel 9 radial nach innen und in der axialen Richtung
bewegt. Nachdem jede Kugel 9 begonnen hat, sich von der
sich radial verjüngenden
Konkavität 8a zu
der radial inneren und axialen Richtung durch eine Verjüngungsoberfläche 8b zu
bewegen, kann jede Kugel 9 besser bewegt werden, da der
Winkel der geneigten Oberfläche
des Kugeldruckrings 12, die in Kontakt steht mit jeder
Kugel 9, kleiner gebildet ist als der Neigungswinkel θs der geneigten
Oberfläche 12a,
bei der die Übertragung
eines Drehmoments angefangen hat.
-
In dieser Ausführungsform kann ein Lösen der
Mutter 14 geeignet verhindert werden durch Einstellen einer
geeigneten Tiefe der axialen Innenausnehmung 10c derart,
daß die
axiale Zwangskraft der Belleville-Feder 13 wirken kann,
sogar wenn jede Kugel 9 sich in die axiale Innenausnehmung 10c bei
einer Drehmomentunterbrechung bewegt hat. Wenn ein Lösungsverhinderungs mittel,
wie zum Beispiel ein Kipphebel- bzw. Hebelelement, zusammen mit der
Mutter 14 eingesetzt wird, kann das Lösen der Mutter 14 sicherer
verhindert werden. wenn jedoch die axiale Tiefe der axialen Innenausnehmung 10c geeignet
eingestellt ist, kann ein solches spezielles Löseverhinderungsmittel unnötig sein.
-
Wenn ein zu unterbrechendes Drehmoment als
ein niedriges Drehmoment eingestellt ist, muß die axiale Zwangskraft der
Belleville-Feder 13 geringer eingestellt sein. In diesem
Fall gibt es eine Möglichkeit,
daß ein
Lösen der
Mutter 14 auftreten kann. Daher kann in einem solchen Fall
das Löseverhinderungsmittel,
wie zum Beispiel ein Hebelelement, bevorzugt verwendet werden, wodurch
ein falscher Betrieb des Kraftübertragungsmechanismus
durch das Lösen
der Mutter 14 verhindert wird.
-
Wenn ein Drehmoment unterbrochen
wird, beginnt jede Kugel 9 sich in der Richtung radial
nach innen und der axialen Richtung durch eine Verjüngungsoberfläche 8a von
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung 8a des Innenrings 8 zu bewegen. Zu
dieser Zeit, wie in 10 und 11 gezeigt ist, tritt begleitend
zu der Bewegung von jeder Kugel 9 eine Winkelverschiebung
(θr) zwischen
jeder sich radial verjüngenden
Ausnehmung 8a des Innenrings 8 und jeder radialen
und axialen Ausnehmung 10b der Nabe 10 auf, und
daher kann die Kraft zur Bewegung jeder Kugel 9 in der
Richtung radial nach innen und der axialen Richtung ansteigen. Wenn
die Tendenz dieser Erhöhung
der Kraft fast übereinstimmt
mit der Tendenz der Erhöhung
der Kraft zur Unterdrückung der
Bewegung von jeder Kugel 9 durch die geneigten Oberflächen 12a, 12b des
Kugeldruckrings 12, kann das Antriebsdrehmoment vom Zeitpunkt
des Beginns der Unterbrechung eines Drehmoments bis zum Zeitpunkt
der Vervollständigung
der Drehmomentunterbrechung fast auf einen konstanten Wert gehalten werden.
-
Wenn in 10 und 11 der
Winkel zwische der radialen Linie und der Mittellinie von der sich
radial verjüngenden
Ausnehmung 8a als θr
bezeichnet wird, der Winkel zwischen der Mittellinie der sich radial
verjüngenden
Ausnehmung 8a und einer Verjüngungsoberfläche 8b als θt bezeichnet
wird, der Abstand von der Mitte der Nabe 10 zum Punkt von
einer Verjüngungsoberfläche 8b,
der die Kugel 9 mit einer Kraft P2 drückt, als "1" bezeichnet wird,
und das übertragene
Drehmoment als T bezeichnet wird, ist die folgende Beziehung erfüllt.
-
P2r = P2h x tan
(θr + θt)
T = P2h x 1
-
Daher kann die folgende Gleichung
(1) erfüllt werden.
-
P2r = (T/l) tan (θr + θt) (1)
-
Wobei, wenn P2r = P1r erfüllt ist,
P1r = P1h x tan (θs)
erfüllt
sein kann, und daher die folgenden Gleichungen (2) und
(3) erfüllt
sind.
-
(T/l) tan (θr
+ θt) =
P1h x tan (θs) (2) T = [1 x
P1h x tan (θs)]/tan(θr + θt) (3)
-
Die Werte, die in Abhängigkeit
der Bewegung der Kugel 9 durch die Winkelverschiebung variieren,
sind "1" und P1h. Wenn der Anstieg von P1h aufgrund der Variation
von "1" geeignet ist, kann T fast auf einem konstanten Wert relativ
zur Winkelverschiebung (θr)
gehalten werden.
-
12 zeigt
die Beziehung zwischen dem übertragenem
Drehmoment und der Größe der Winkelverschiebung.
Wenn die Differenz zwischen einem Drehmoment zum Zeitpunkt des Beginns
der Unterbrechung (A) und einem Drehmoment zum Zeitpunkt des Abschlusses
der Unterbrechung (C) gering ist, wird das übertragene Drehmoment entlang einer
fast flachen Linie relativ zur Größe der Winkelverschiebung gezeigt.
Wenn die Drehmomentdifferenz groß ist, zeigt das übertragene
Drehmoment nicht eine so flache Linie relativ zur Größe der Winkelverschiebung.
-
13-18 zeigen eine Kraftübertragungseinrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Teilverbesserung
zu dem Mechanismus der ersten Ausführungsform hinzugefügt. Daher
werden nur die verbesserten Abschnitte erläutert.
-
In 14 ist
die Umfangsoberfläche
eines Flansches 10h der Nabe 10 gegen die innere
Umfangsoberfläche
des Gummirings 7 gedrückt,
und die Umfangsoberfläche
des Kugeldruckrings 12 ist ebenfalls gegen die innere Umfangsoberfläche des
Gummirings 7 gedrückt.
Da kein Fremdmaterial von außerhalb
in einen geschlossenen Raum eintreten kann, der durch die Nabe 10,
den Gummiring 7 und den Kugeldruckring 12 gebildet
ist, wird die Drehmomentunterbrechungsfunktion der Kraftübertragungseinrichtung
nicht durch Fremdmaterial beeinflußt. Wenn ein Schmiermittel,
wie zum Beispiel Schmiere, oder ein Schutzmittel in dem geschlossenen
Raum eingeschlossen ist, kann ein Abrieb und Rosten des Drehunterbrechungsmechanismus
der Kraftübertragungseinrichtung
verhindert werden.
-
15 zeigt
eine erste Modifikation der oben beschriebenen vierten Ausführungsform.
Bei dieser Modifikation wird die Umfangsoberfläche des Flansches 10h der Nabe 10 gegen
die innere Umfangsoberfläche
des ringähnlichen
Dichtungselementes 15 gedrückt, das an dem Innenabschnitt
(ein Abschnitt nahe zu dem Kompressor) der inneren Umfangsoberfläche des
Innenrings 8 befestigt ist. Der andere Aufbau ist im wesentlichen
gleich zu dem, der in 14 gezeigt
ist.
-
16 zeigt
eine zweite Modifikation der oben beschriebenen vierten Ausführungsform,
die in 14 gezeigt ist.
Bei die ser Modifikation wird die Umfangsoberfläche des Kugeldruckrings 12 gegen die
innere Umfangsoberfläche
des ringähnlichen Dichtungselementes 16 gedrückt, das
an dem Außenabschnitt
(ein Abschnitt, der weit weg von dem Kompressor ist) der inneren
Umfangsoberfläche
des Innenrings 8 befestigt ist. Der andere Aufbau ist im wesentlichen
gleich zu dem, der in 14 gezeigt
ist.
-
17 zeigt
eine Bedingung, bei der ein Spalt bzw. eine Lücke zwischen dem Außenring 5 und
der Riemenscheibe 4 in der in 14 gezeigten vierten Ausführungsform
erzeugt ist. 18 zeigt eine
Bedingung, bei dem ein Spalt bzw. eine Lücke zwischen der Nabe 10 und
der Drehwelle 2 des Kompressors 1 in der in 14 gezeigten vierten Ausführungsform
gebildet ist.
-
Bei der in 17 gezeigten Bedingung bewegen sich,
wenn die Schrauben 6 in die Riemenscheibe 4 durch
den Außenring 5 geschraubt
werden, der Außenring 5,
der Gummiring 7 und der Innenring 8 zur Riemenscheibe 4.
Zu dieser Zeit kann die Dichtungsbedingung zwischen der Umfangsoberfläche des
Flansches 10h der Nabe 10 und der inneren Umfangsoberfläche des
Gummirings 7 und zwischen der Umfangsoberfläche des
Kugeldruckrings 12 und der inneren Umfangsoberfläche des
Gummirings 7 beibehalten werden.
-
Bei der in 18 gezeigten Bedingung bewegen sich,
wenn die Mutter 11 auf die Drehwelle 2 des Kompressors 1 geschraubt
wird, die Nabe 10, die Kugeln 9, der Kugeldruckring 12,
die Belleville-Feder 13 und die Mutter 14 zu der
Riemenscheibe 4 hin. Zu dieser Zeit können die Dichtbedingungen zwischen der
Umfangsoberfläche
des Flansches 10h der Nabe 10 und der inneren
Umfangsoberfläche
des Gummirings 7 und zwischen der Umfangsoberfläche des
Kugeldruckrings 12 und der inneren Umfangsoberfläche des
Gummirings 7 beibehalten werden.