DE10059666A1 - Kraftübertragungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Kraftübertragungsvorrichtung weist ein Antriebsdrehbauteil (3-5) auf, ein angetriebenes Drehbauteil (10), das an einem Ende einer Drehwelle (11) einer angetriebenen Vorrichtung befestigt ist, ein erstes zwischenliegendes Reibungsbauteil (6), das zwischen dem Antriebsdrehbauteil (3-5) und dem angetriebenen Drehbauteil (10) angeordnet ist, und eine Feder (8) zum Pressen des Antriebsdrehbauteils (3-5) gegen das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6), wodurch das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) gegen das angetriebene Drehbauteil (10) gepreßt wird. Das Antriebsdrehbauteil (3-5) ist mit einem konkaven Bereich (5c) versehen, das angetriebene Drehbauteil (10) ist mit einem konvexen Bereich (10b) und einem konkaven Bereich (10c) versehen und das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) ist mit einer Nase (6b) versehen, die in den konkaven Bereich (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) eingefügt werden kann und gleichzeitig gegen den konvexen Bereich (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) stößt, und auch den konkaven Bereich (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) verläßt, um in den konkaven Bereich (10c) des angetriebenen Drehbauteils (10) eingefügt zu werden. Während des Normalbetriebs der angetriebenen Vorrichtung wird eine Drehung des Antriebsdrehbauteils (3-5) durch das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) auf das angetriebene Drehbauteil (10) übertragen, wobei dessen Nase (6b) in den konkaven Bereich (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) eingefügt wird ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertra­ gungsvorrichtung, die mit einer Funktion eines Drehmomentbe­ grenzers ausgestattet ist. Die vorliegende Erfindung kann in einem breiten Anwendungsbereich bei Kompressoren, Industriema­ schinen, etc. verwendet werden.

Es wurden viele Arten dieses Typs an Kraftübertragungsvorrich­ tungen vorgeschlagen. Eine davon ist in der japanischen Paten­ toffenlegungsschrift Nr. 311399/1998 offenbart, die unter Be­ zugnahme auf die Fig. 3 bis 5 erläutert wird.

Die Kraftübertragungsvorrichtung, wie sie durch die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 311399/1998 gelehrt wird, weist einen zylindrischen Rotor 22 auf, der aus einer Eisenlegierung hergestellt ist und in einer Riemenscheibe 21 eingesetzt ist. Der Rotor 22 ist mit der Riemenscheibe 21 verschweißt. Ein Ku­ gellager 23 ist im Inneren des Rotors 22 angeordnet. Der Rotor 22 wird durch einen zylindrischen Vorsprung 25a eines Frontge­ häuses 25 eines Kompressors (angetriebene Vorrichtung) 24 durch das Kugellager 23 drehbar abgestützt. Eine Nabe 27, die als ein angetriebenes Drehbauteil arbeitet, ist in einer Dreh­ welle 26 des Kompressors 24 eingesetzt. Die Nabe 27 hat im wesentlichen eine zylindrische Gestalt, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Die Nabe 27 ist zur Drehwelle 26 genutet. Eine ringförmige Stopperplatte 28 ist an der Nabe 27 angeschweißt. Ein Schrau­ benbolzen 29 ist in einer Mittelbohrung der Stopperplatte 28 eingesetzt, um in eine Schraubenbohrung der Drehwelle 26 ein­ geschraubt zu werden, wodurch die Nabe 27 an der Drehwelle 26 befestigt wird. Die Stopperplatte 28 positioniert die Nabe 27 relativ zur Drehwelle 26. Somit kann die Nabe 27 zusammen mit der Welle 26 drehen.

Die Nabe 27 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 27c an ihrem einen Ende, das entfernt von dem Kompressor 24 ist, ausgestat­ tet. Der zylindrische Abschnitt 27c Äst mit einem Außengewin­ deabschnitt 27b ausgestattet. Die Nabe 27 ist mit einem zylin­ drischen Abschnitt 27d versehen, der an dem zylindrischen Ab­ schnitt 27c angrenzt. Der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 27d ist größer als derjenige des zylindrischen Ab­ schnittes 27c. Der Umfang des zylindrischen Abschnittes 27d ist teilweise ausgeschnitten, um ein Paar paralleler flacher Bogensehnenabschnitte zu bilden. Die Nabe 27 ist mit einem Flanschabschnitt 27a versehen, der an den zylindrischen Ab­ schnitt 27d angrenzt. Der Außendurchmesser des Flanschab­ schnittes 27a ist größer als derjenige der zylindrischen Ab­ schnitte 27c und 27d.

Drei fragmentarisch kreisringförmige konvexe Bereiche 27f sind am Umfang der Endseite des Flanschabschnittes 27a nahe des zy­ lindrischen Abschnittes 27d ausgebildet. Die Endseite des Flanschabschnittes 27a nahe des zylindrischen Abschnittes 27d bildet einen konkaven Bereich 27g mit Ausnahme der fragmenta­ risch kreisringförmigen konvexen Bereiche 27f. Ein zylindri­ scher Abschnitt 27h ist auf der Endseite des Flanschabschnit­ tes 27a nahe des Kompressors 27 ausgebildet. Der Außendurch­ messer des zylindrischen Abschnittes 27h ist ausreichend klein, um einen relativ großen Raum zwischen dessen äußerer Oberfläche und der inneren Oberfläche des zylindrischen Vor­ sprungs 25a des Frontgehäuses 25 zu lassen.

Die Kraftübertragungsvorrichtung weist einen zylindrischen äu­ ßeren Halter 30 auf, der aus einer Eisenlegierung hergestellt ist. Der äußere Halter 30 ist mit drei radial auswärts vorste­ henden Nasen 30a versehen. Der äußere Halter 30 ist durch drei Schraubenbolzen 37, die die Nasen 30a durchdringen, an der Riemenscheibe 21 befestigt. Die Kraftübertragungsvorrichtung weist einen zylindrischen inneren Halter 31 auf, der aus einer Eisenlegierung wie rostfreiem Stahl hergestellt ist. Der inne­ re Halter 31 ist mit einem radial einwärts vorstehenden Flansch 31a versehen.

Ein Gummiring 32 ist zwischen dem äußeren Halter 30 und dem inneren Halter 31 angeordnet, um dazwischen gequetscht zu wer­ den. Deshalb wird ein Drehmoment von der Riemenscheibe 21 durch den äußeren Halter 30 und den Gummiring 32 auf den inne­ ren Halter 31 übertragen. Die Riemenscheibe 21, der Rotor 22, der äußere Halter 30, der Gummiring 32 und der innere Halter 31 bilden ein Antriebs-Drehbauteil, das sich einstückig dreht.

Der Flansch 31a des inneren Halters 31 paßt gut auf den zylin­ drischen Abschnitt 27d der Nabe 27, um ein Antriebsreibungs­ bauteil zu bilden. Eine Unterlegscheibe 33 ist zwischen dem Flansch 31a des inneren Halters 31 und den fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereichen 27f der Nabe 27 angeord­ net, um ein Zwischenreibungsbauteil zu bilden.

Der Flanschabschnitt 27a der Nabe 27 bildet ein erstes ange­ triebenes Reibungsbauteil. Die Endseiten der fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereiche 27f sind mit einem Fluor­ harz-Überzugsmaterial überzogen, um den Reibungskoeffizienten µ1 der anstoßenden Oberflächen zwischen den fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereichen 27f und der Unterlegscheibe 33 zu reduzieren und zu stabilisieren. Das Fluorharz- Überzugsmaterial ist ein elektrisch isolierendes Material, das die fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereiche 27f vor einer elektrischen Korrosion schützt.

Die Unterlegscheibe 33 hat eine kreisringförmige Gestalt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, und ist aus einem rostfreien Stahl oder aus Phosphorbronze hergestellt. Die Unterlegscheibe 33 ist mit einer Mittelbohrung 33a und drei fragmentarisch kreis­ ringförmigen Nasen 33b versehen, die radial auswärts von ihrem Außenumfang vorstehen. Die Unterlegscheibe 33 paßt genau auf den zylindrischen Abschnitt 27d der Nabe 27. Die Gestalt und die Größe der fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b stimmt mit denjenigen der fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereiche 27f der Nabe 27 überein.

Die Unterlegscheibe 33 und die Nabe 27 werden so zusammenge­ baut, daß die fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b gegen die fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereiche 27f stoßen. Fig. 3 zeigt den zusammengebauten Zustand im normalen Betrieb des Kompressors 24, wobei die fragmentarisch kreis­ ringförmigen Nasen 33b gegen die fragmentarisch kreisringför­ migen konvexen Bereiche 27f stoßen.

Eine Unterlegscheibe 34 ist angeordnet, um den Flanschab­ schnitt 31a des inneren Halters 31 in Zusammenwirkung mit der Unterlegscheibe 33 dazwischen vorzusehen. Die Unterlegscheibe 34 bildet ein zweites angetriebenes Reibungsbauteil. Die Un­ terlegscheibe 34 ist aus rostfreiem Stahl hergestellt und mit einem Fluorharz-Überzugsmaterial überzogen, um den Reibungs­ koeffizienten der anstoßenden Oberflächen zwischen dem Flansch 31a des inneren Halters 31 und der Unterlegscheibe 34 zu redu­ zieren und zu stabilisieren. Das Fluorharz-Überzugsmaterial ist ein elektrisch isolierendes Material, das die Unterleg­ scheibe 34 vor elektrischer Korrosion schützt.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Unterlegscheibe 34 kreis­ ringförmig gestaltet und mit einem im wesentlichen hexagonalen Loch 34a versehen, das ein Paar paralleler gerader Kanten 34b hat. Die Unterlegscheibe 34 paßt auf das Paar paralleler fla­ cher Bogensehnenabschnitte 27e der Nabe 27, um zusammen mit der Nabe 27 zu drehen.

Eine Scheibenfeder 35 ist angrenzend an die Unterlegscheibe 34 angeordnet. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Scheibenfeder 35 mit einem kreisförmigen mittigen Loch 35a ausgestattet. Die Scheibenfeder 35 paßt auf den zylindrischen Abschnitt 27c der Nabe 27, wobei deren innere Kante genau auf die äußere Sei­ tenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 27c paßt.

Eine Mutter 36 ist angrenzend an die Scheibenfeder 35 angeord­ net, um auf den Außengewindeabschnitt 27b der Nabe 27 aufge­ schraubt zu werden.

Die Befestigungskraft, die auf die Mutter 36 wirkt, wird auf die Scheibenfeder 35 übertragen, um diese axial zu komprimie­ ren. Deshalb bestimmt die Befestigungskraft, die auf die Mut­ ter 36 wirkt, die Federkraft (elastische Reaktionskraft) der Scheibenfeder 35. Die Federkraft der Scheibenfeder 35 preßt den äußeren Umfang der Scheibenfeder 35 gegen den Außenumfang der Unterlegscheibe 34.

Der Reibungskoeffizient µ1 der anstoßenden Oberflächen zwi­ schen den fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereichen 27f der Nabe 27 und den fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b der Unterlegscheibe 33 wird auf einen geringen Wert von ungefähr 0,1 festgesetzt.

Winzige Unregelmäßigkeiten sind auf der Oberfläche des Flan­ sches 31a des inneren Halters 31 gegenüber der Unterlegscheibe 33 durch Sandstrahlen oder dergleichen gebildet, um den Rei­ bungskoeffizienten µ2 der anstoßenden Oberflächen zwischen dem Flansch 31a des inneren Halters 31 und den fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b der Unterlegscheibe 33 auf einen großen Wert von ungefähr 0,25 festzulegen.

Der Reibungskoeffizient µ3 der aufeinanderstoßenden Oberflä­ chen zwischen dem Flansch 31a des inneren Halters 31 und der Unterlegscheibe 34 wird auf einen kleinen Wert festgelegt, der im wesentlichen gleich dem Reibungskoeffizienten µ1 ist.

Der Vorgang des Zusammenbaus der Kraftübertragungsvorrichtung ist wie folgt. Zuerst werden die Riemenscheibe 21, der Rotor 22 und das Kugellager 23 zu einer Einheit integriert, um auf dem zylindrischen Vorsprung 25a des Frontgehäuses 25 montiert zu werden. Anschließend wird die Nabe 27 mit der Stopperplatte 28 auf der Drehwelle 26 des Kompressors 24 verkeilt, wonach die Nabe 27 an der Drehwelle 26 mit dem Schraubenbolzen 29 be­ festigt wird.

Die Unterlegscheibe 33 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 27d der Nabe 27 aufgepaßt, wobei die fragmentarisch kreisringför­ migen Nasen 33b an die fragmentarisch kreisringförmigen konve­ xen Bereiche 27f anstoßen. Der äußere Halter 30, der Gummiring 32 und der innere Halter 31 werden zu einer Einheit inte­ griert, um auf der Riemenscheibe 21 montiert zu werden, das heißt, der Flansch 31a des inneren Halters 31 ist auf dem zy­ lindrischen Abschnitt 27d der Nabe 27 aufgepaßt und die Nasen 30a des äußeren Halters 30 werden mit den Schraubenbolzen 37 auf der Riemenscheibe 21 befestigt.

Die Unterlegscheibe 34 ist auf dem Paar paralleler, flacher Bogensehnenabschnitte 27e der Nabe 27 aufgesteckt, die Schei­ benfeder 35 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 27c der Nabe 27 aufgesteckt und die Mutter 36 ist auf den Außengewindeab­ schnitt 27b der Nabe 27 um ein vorbestimmtes Ausmaß aufge­ schraubt, so daß die Scheibenfeder 35 axial komprimiert wird, um eine vorbestimmte Federkraft zu erzeugen. Der Außenumfang der Scheibenfeder 35 wird gegen den Außenumfang der Unterleg­ scheibe 34 gepreßt. Deshalb gelangt die Unterlegscheibe 34 mit dem Flansch 31a des inneren Halters 31 unter einer vorbestimm­ ten Reibungskraft, die auf die anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff, der Flansch 31a des inneren Halters 31 gelangt mit der Unterlegscheibe 33 unter einer vorbestimmten Reibungs­ kraft, die auf die anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff, und die Unterlegscheibe 33 gelangt mit den fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereichen 27f unter einer vorbe­ stimmten Reibungskraft, die auf die anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff.

Nach der Vollendung des Zusammenbaus wird die Drehung des in­ neren Halters 31 auf die Nabe 27 durch einen ersten Reibungs­ eingriffspfad von dem Flansch 31a des inneren Halters 31 durch die Unterlegscheibe 33 zum Flanschabschnitt 27a der Nabe 27, und durch einen zweiten Reibungseingriffspfad von dem Flansch 31a des inneren Halters 31 durch die Unterlegscheibe 34 zu dem Paar paralleler, flacher Bogensehnenabschnitte 27e der Nabe 27 überragen.

Die Funktion des Kompressors 24 wird nun beschrieben. Wenn sich die Riemenscheibe 21 dreht, rotieren auch der Rotor 22, der äußere Halter 30, der Gummiring 32 und der innere Halter 31, die mit der Riemenscheibe 21 zu einer Einheit zusammenge­ faßt sind.

Dank der Federkraft der Federscheibe 35, die durch die auf die Mutter 36 wirkende Befestigungskraft F hervorgerufen wird, ge­ langt die Unterlegscheibe 34 mit dem Flansch 31a des inneren Halters 31 unter einer vorbestimmten Reibungskraft in Ein­ griff, die zwischen deren anstoßenden Oberflächen wirkt, der Flansch 31a des inneren Halters 31 gelangt mit der Unterleg­ scheibe 33 unter einer vorbestimmten Reibungskraft, die zwi­ schen den anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff, und die Unterlegscheibe 33 gelangt mit den fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereichen 27f unter einer vorbestimmten Rei­ bungskraft, die zwischen deren anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff. Deshalb wird die Drehung des inneren Halters 31 durch einen ersten Reibungseingriffspfad von dem Flansch 31a des inneren Halters 31 durch die Unterlegscheibe 33 zu dem Flanschabschnitt 27a der Nabe 27 und durch einen zweiten Rei­ bungseingriffspfad von dem Flansch 31a des inneren Halters 31 durch die Unterlegscheibe 34 zu dem Paar paralleler flacher Bogensehnenabschnitte 27e der Nabe 27 auf die Nabe 27 übertra­ gen. Die Drehung wird des weiteren von der Nabe 27 zu der Drehwelle 26 übertragen. Somit wird die Drehung der Riemen­ scheibe 21 auf die Drehwelle 26 übertragen und der Kompressor 24 arbeitet.

Während des normalen Betriebs des Kompressors 24 deformiert sich der Gummiring 32 elastisch in Abhängigkeit von der Drehmomentschwankung, die durch eine Lastschwankung auf dem Kompressor 24 hervorgerufen wird, um die Drehmomentschwankung zu absorbieren, wodurch das Geräusch des Kompressors reduziert wird. Das abgegebene Drehmoment T während dem normalen Betrieb des Kompressors 24 kann durch die Formel 1 ausgedrückt werden.

T = n × µ × F × R 1

n: Anzahl an Reibungseingriffspfaden
µ: Reibungskoeffizient der Reibungseingriffsflächen
F: Befestigungskraft, die auf die Mutter 36 wirkt
R: Abstand zwischen den Reibungseingriffsoberflächen und der Drehmittelachse.

Die gerade beschriebene Kraftübertragungsvorrichtung ist mit zwei Reibungseingriffspfaden versehen. Einer geht durch die Unterlegscheibe 33 und der andere geht durch die Unterleg­ scheibe 34. Deshalb ist n = 2 in der Kraftübertragungsvorrich­ tung. Wenn n = 2, kann die Befestigungskraft F, die auf die Mutter 36b wirkt, auf die Hälfte davon reduziert werden, wenn n = 1. Somit wird die Ermüdungslebensdauer der Federscheibe 35 verlängert und ein Setzen der Scheibenfeder 35 wird verhin­ dert.

Wenn der Kompressor ausfällt und blockiert wird, wirkt ein übermäßiges Drehmoment auf die Reibungseingriffsfläche. Das Verhältnis zwischen dem Reibungskoeffizient µ1 des Reibungs­ eingriffs zwischen den Oberflächen der Unterlegscheibe 33 und den fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereichen 27f der Nabe 27 und des Reibungskoeffizienten µ2 des Reibungsein­ griffs zwischen den Oberflächen der Unterlegscheibe 33 und dem Flansch 31a des inneren Halters 31 wird festgelegt, um µ2 < µ1 zu sein.

Deshalb tritt zuerst ein Schlupf an den Reibungseingriffsflä­ chen der Unterlegscheibe 33 und den fragmentarisch kreisring­ förmigen konvexen Bereichen 27f der Nabe 27 mit dem kleineren Reibungskoeffizienten µ1 auf. Schlupf tritt auch an den Rei­ bungseingriffsflächen der Unterlegscheibe 34 und des Flansches 31a des inneren Halters 31 auf.

Wenn die Unterlegscheibe 33 auf dem Flanschabschnitt 27a der Nabe 27 um einen vorbestimmten Winkel in der Drehrichtung durchrutscht, verlassen die fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b die fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Berei­ che 27f und der gesamte Körper der Unterlegscheibe 33 paßt in den konkaven Bereich 27g. Somit bewegt sich die Unterlegschei­ be 33 axial in Richtung des Kompressors 24 entlang des zylin­ drischen Abschnitts 27d der Nabe 27, so daß sich der Flansch 31a des inneren Halters 31 axial zum Kompressor 24 bewegt, um direkt gegen die fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Be­ reiche 27f der Nabe 27 zu stoßen.

Die Scheibenfeder 35 streckt sich axial und die Federkraft der Scheibenfeder 35 nimmt rapide ab. Deshalb nimmt die Drehmo­ mentübertragung durch die vorstehend erwähnten zwei Reibungs­ eingriffspfade rapide ab, die Drehmomentübertragung auf die Drehwelle 26 des Kompressors 24 wird unterbrochen und ein Bruch eines Riemens, der die Riemenscheibe 21 antreibt, wird verhindert.

Sobald die Unterlegscheibe 33 die fragmentarisch kreisringför­ migen konvexen Bereiche 27f der Nabe 27 verlassen, geht der Flansch 31a des inneren Halters 31, der mit der Riemenscheibe 21 verbunden ist, relativ zu dem Flanschabschnitt 27a der Nabe 27 und der Unterlegscheibe 34 durch. Der Flansch 31a dreht sich stabil zwischen dem Flanschabschnitt 27a und der Unter­ legscheibe 34, so daß ein übermäßiges Geräusch nicht erzeugt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der innere Halter 31 so angeordnet, daß eine Vorlast, die den inneren Halter 31 zum Kompressor 24 hin vorspannt, in dem Gummiring 32 auftritt, wenn der äußere Halter 30 mit den Schraubenbolzen 37 an der Riemenscheibe 21 befestigt wird. Deshalb bewegt sich der inne­ re Halter 31 zum Kompressor 24 unter der elastischen Kraft des Gummirings 32, unmittelbar nachdem die Unterlegscheibe 33 die fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereiche 27f der Na­ be 27 verläßt. Somit arbeitet die Kraftübertragungsvorrichtung als Drehmomentbegrenzer.

Die durch die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 311399/1998 gelehrte Kraftübertragungsvorrichtung weist ein Antriebsdrehbauteil (innerer Halter 31) auf, das mit einem An­ triebsreibungsbauteil (Flansch 31a) versehen ist, und ein an­ getriebenes Drehbauteil (Nabe 27), das mit einem angetriebenen Reibungsbauteil (Flanschabschnitt 27a) versehen ist. Das An­ triebsreibungsbauteil und das angetriebene Reibungsbauteil sind in Reihe zueinander in der Verlängerungsrichtung der Drehwelle 26 angeordnet. Ein Zwischenreibungsbauteil (Unter­ legscheibe 33) ist zwischen dem Antriebsreibungsbauteil und dem angetriebenen Reibungsbauteil angeordnet, um in der Ver­ längerungsrichtung der Drehwelle 26 bewegbar zu sein. Das Ver­ hältnis zwischen dem Reibungskoeffizienten µ1 des Reibungsein­ griffs zwischen den Oberflächen des angetriebenen Reibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils, und der Reibungs­ koeffizient µ2 des Reibungseingriffs zwischen den Oberflächen des angetriebenen Reibungsbauteils und des Zwischenreibungs­ bauteils wird festgesetzt, um µ2 < µ1 zu sein. Das angetriebe­ ne Reibungsbauteil ist mit einem konkaven Bereich 27g verse­ hen, in den das Zwischenreibungsbauteil eingepaßt werden kann.

Die Kraftübertragungsvorrichtung mit diesem Aufbau hat die folgenden Nachteile.

Sogar wenn das Anfangsverhältnis zwischen µ2 und µ1 auf µ2 < µ1 festgesetzt ist, wird es sich aufgrund von Rosten, Anhaften von Öl etc. auf µ2 < µ1 verändern. Wenn das Verhältnis zwi­ schen µ2 und µ1 zu µ2 < µ1 wird, tritt ein Schlupf an den Rei­ bungseingriffsoberflächen des Antriebsreibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils auf, und nicht an den Reibungsein­ griffsoberflächen des angetriebenen Reibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils. Deshalb paßt das Zwischenreibungs­ bauteil nicht in den konkaven Bereich 27g des angetriebenen Reibungsbauteils, so daß ein Unterbrechen der Drehmomentüber­ tragung nicht zuverlässig erzielt werden kann. Darüber hinaus wird das Bearbeiten der Bauteile der Kraftübertragungsvorrich­ tung kompliziert und teuer, wenn das Verhältnis µ2 < µ1 er­ zielt werden muß.

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die frei von den Fehlern der herkömmlichen Kraftübertragungsvorrichtung ist, die die Drehmomentübertragung zu Zeit einer Überlastung zuver­ lässig unterbrechen kann, sogar wenn Rosten, Anhaften von Öl, etc. auftritt, und deren Bauteile einfach und kostengünstig zu bearbeiten sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen, die ein Antriebsdreh­ bauteil aufweist, ein angetriebenes Drehbauteil, das an einem Ende einer Drehwelle einer angetriebenen Vorrichtung befestigt ist, ein erstes zwischenliegendes Reibungsteil, das zwischen dem Antriebsdrehbauteil und dem angetriebenen Drehbauteil an­ geordnet ist, um zur Drehwelle hin bewegbar zu sein, und eine Feder zum Pressen des Antriebsdrehbauteils gegen das erste zwischenliegende Reibungsbauteil, wodurch das erste zwischen­ liegende Reibungsbauteil gegen das angetriebene Drehbauteil gepreßt wird, wobei das Antriebsdrehbauteil mit einem konkaven Bereich versehen ist, das angetriebene Drehbauteil mit einem konvexen Bereich und einem konkaven Bereich versehen ist, und das erste zwischenliegende Reibungsbauteil mit einer Nase ver­ sehen ist, die in den konkaven Bereich des Antriebsdrehbau­ teils eingepaßt werden kann und gleichzeitig gegen den konve­ xen Bereich des angetriebenen Drehbauteils stoßen kann, und auch den konkaven Bereich des Antriebsdrehbauteils verlassen kann, um in den konkaven Bereich des angetriebenen Drehbau­ teils eingepaßt zu werden, und wobei die Drehung des Antriebs­ drehbauteils durch das erste zwischenliegende Reibungsbauteil auf das angetriebene Drehbauteil übertragen wird, wobei dessen Nase in den konkaven Bereich des Antriebsdrehbauteils paßt und ferner während dem normalen Betrieb der angetriebenen Vorrich­ tung gegen den konvexen Bereich des angetriebenen Drehbauteils stößt, während, wenn die angetriebene Vorrichtung blockiert wird, die Nase des ersten zwischenliegenden Reibungsbauteils von dem konvexen Bereich des angetriebenen Drehbauteils ab­ rutscht und den konkaven Bereich des Antriebsdrehbauteils ver­ läßt, um in den konkaven Bereich des angetriebenen Drehbau­ teils eingepaßt zu werden, wodurch sich das erste zwischenlie­ gende Reibungsbauteil zu der Drehwelle der angetriebenen Vor­ richtung bewegt, wobei die Preßkraft der Feder abnimmt und das Antriebsdrehbauteil durchdreht.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Kraftübertragungsvorrichtung des weiteren ein zweites zwischenliegendes Reibungsbauteil auf, das zwi­ schen dem Antriebsdrehbauteil und der Feder angeordnet ist, die auf dem angetriebenen Drehbauteil angeordnet ist, das durch die Feder gegen das Antriebsdrehbauteil gepreßt wird und durch das angetriebene Drehbauteil abgestützt wird, um nicht relativ zu dem angetriebenen Drehbauteil drehbar zu sein.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung weist das Antriebsdrehbauteil einen äuße­ ren Ring, einen inneren Ring und einen Gummiring, der zwischen dem äußeren Ring und dem inneren Ring angeordnet ist, auf, um dazwischen befestigt zu sein.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das erste zwischenliegende Reibungsbauteil aus einer Eisenlegierung hergestellt und ein Magnet ist in dem konkaven Bereich des angetriebenen Drehbauteils eingebettet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Konstruktionszeichnung eines Kom­ pressors, der mit einer Kraftübertragungs­ vorrichtung gemäß einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung ausgestattet ist, wobei (a) eine Frontansicht ist, und (b) eine axiale Schnittansicht ist;

Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsdar­ stellung einer Kraftübertragungsvorrich­ tung gemäß einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Unterlegscheibe 6 sowohl in einer Frontansicht als auch in einer Rückansicht gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die teilweise ge­ schnitten ist, von einem Kompressor, der mit einer herkömmlichen Kraftübertragungs­ vorrichtung ausgestattet ist;

Fig. 4 ist eine Frontansicht einer herkömmlichen Kraftübertragungsvorrichtung;

Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsdar­ stellung einer herkömmlichen Kraftübertra­ gungsvorrichtung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Kraftübertragungsvor­ richtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung eine Riemenscheibe 1 auf, die mit einem Vor­ sprung 1a, einem Rand 1b und einem Steg 1c, der den Vorsprung 1a mit dem Rand 1b verbindet, ausgestattet ist. Die Riemen­ scheibe 1 wird durch einen zylindrischen Vorsprung 12a eines Frontgehäuses 12 eines Kompressors durch ein Kugellager 13, das zwischen dem Vorsprung 1a der Riemenscheibe 1 und dem zy­ lindrischen Vorsprung 12a des Frontgehäuses 12 angeordnet ist, drehbar ist.

Eine Nabe 10 ist an einem Ende einer Drehwelle 11 des Kompres­ sors verkeilt. Die Nabe 10 ist mit einer Mutter 14 an der Drehwelle 11 befestigt.

Eine Unterlegscheibe 6, ein innerer Ring 5, eine Unterleg­ scheibe 7 und eine Scheibenfeder 8 sind auf der Nabe 10 in der genannten Reihenfolge aufgesteckt. Diese sind mit einer Mutter 9 an der Nabe 10 befestigt, die auf der Nabe 10 aufgeschraubt ist.

Der innere Ring 5 weist einen zylindrischen Abschnitt 5a und einen inneren Flanschabschnitt 5b auf. Ein Gummiring 4 paßt auf den zylindrischen Abschnitt 5a des inneren Rings 5. Ein äußerer Ring 3 paßt auf den Gummiring 4 an dessen zylindri­ schen Abschnitt 3a. Der äußere Ring 3 ist an dem Steg 1c der Riemenscheibe 1 mit drei Schraubenbolzen 2 an dessen äußerem Flanschabschnitt 3b befestigt. Der Gummiring 4 ist an dem zy­ lindrischen Abschnitt 5a des inneren Rings 5 und dem zylindri­ schen Abschnitt 3a des äußeren Rings 3 befestigt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Nabe 10 mit einem zylin­ drischen Abschnitt 10d an dessen einem Ende, das von dem Frontgehäuse 12 des Kompressors entfernt ist, ausgestattet. Der zylindrische Abschnitt 10d ist mit einem Außengewindeab­ schnitt 10e versehen. Die Nabe 10 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 10f versehen, der an den zylindrischen Abschnitt 10d angrenzt. Der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 10f ist größer als derjenige des zylindrischen Abschnitts 10d. Der Umfang des zylindrischen Abschnitts 10f ist teilweise her­ ausgeschnitten, um ein Paar paralleler flacher Bogensehnenab­ schnitt 10f' zu bilden. Die Nabe 10 ist mit einem Flanschab­ schnitt 10a angrenzend zum zylindrischen Abschnitt 10f verse­ hen. Der Außendurchmesser des Flanschabschnittes 10a ist grö­ ßer als derjenige der zylindrischen Abschnitte 10d und 10f.

Drei fragmentarisch kreisringförmige konvexe Bereiche 10b und drei fragmentarisch kreisringförmige konkave Bereiche 10c sind abwechselnd auf dem Umfang der Endseite des Flanschabschnittes 10a nahe des zylindrischen Abschnittes 10f ausgebildet. Perma­ nentmagneten 10n sind in den konkaven Bereichen 10c eingebet­ tet. Die Permanentmagneten 10h sind durch Preßpassung, Kleben, Verschweißen, Verstemmen, etc. an der Nabe 10 befestigt. Die Permanentmagneten 10h können durch elektrische Magneten er­ setzt werden.

Ein zylindrischer Abschnitt 10g mit einem kleinen Außendurch­ messer ist auf der Endseite des Flanschabschnittes 10a nahe des Kompressors ausgebildet.

Die Unterlegscheibe 6 ist aus einer Eisenlegierung hergestellt und weist einen kreisringförmigen Ring 6a und drei fragmenta­ risch kreisringförmige Nasen 6b auf, die radial einwärts von dem inneren Umfang des kreisförmigen Rings 6a vorstehen. Der Innendurchmesser des kreisförmigen Rings 6a ist größer als der Außendurchmesser des Flanschabschnittes 10a der Nabe 10. Die Nasen 6b sind an deren Wurzeln gebogen und stehen von dem kreisförmigen Ring 6a zum inneren Ring 5 vor. Die Gestalt und Größe der Nasen 6b sind dieselben wie diejenigen der konkaven Bereiche 10c der Nabe 10 und die Dicke H₃ der Nasen 6b ist gleich der Tiefe H₁ der konkaven Bereiche 10c.

Der innere Ring 5 ist an dessen innerem Flanschabschnitt 5b mit drei fragmentarisch kreisringförmigen konkaven Bereichen 5c versehen, gegenüber den drei fragmentarisch kreisringförmi­ gen Nasen 6b der Unterlegscheibe 6. Die Gestalt und Größe der konkaven Bereiche 5c sind dieselben wie diejenigen der Nasen 6b, aber die Tiefe H₂ der konkaven Bereiche 5c ist kleiner als die Dicke H₃ der Nasen 6b.

Die Unterlegscheibe 7 ist mit einer mittigen Öffnung 7a verse­ hen, mit derselben Gestalt wie der zylindrische Abschnitt 10f der Nabe 10.

Die Unterlegscheibe 6, der Innenring 5, die Unterlegscheibe 7, die Federscheibe 8 und die Mutter 9 sind auf der Nabe 10 so montiert, daß die Nasen 6b der Unterlegscheibe 6 in die konka­ ven Bereiche 5c des inneren Rings 5 passen und gleichzeitig gegen die konvexen Bereiche 10b der Nabe 10 stoßen, wobei die Unterlegscheibe 7 auf den zylindrischen Abschnitt 10f der Nabe 10 aufgesteckt ist, um durch die Nabe 10 so gelagert zu wer­ den, daß sie nicht relativ zur Nabe 10 drehbar ist und gleich­ zeitig gegen den inneren Flansch 5b des inneren Rings 5 stößt, wobei die Federscheibe 8 gegen die Unterlegscheibe 7 stößt und die Mutter 9 ist auf den Außengewindeabschnitt 10e der Nabe 10 aufgeschraubt, um die Federscheibe 8 gegen die Unterlegscheibe 7 zu pressen, um dadurch die Unterlegscheibe 7 gegen den inne­ ren Flanschabschnitt 5b des inneren Rings 5 zu pressen, wobei der innere Flanschabschnitt 5b gegen die Nasen 6b der Unter­ legscheibe 6 gepreßt wird und die Nasen 6b gegen die konvexen Bereiche 10b der Nabe 10 gepreßt werden.

Die Funktion der vorliegenden Kraftübertragungsvorrichtung wird beschrieben.

Die Riemenscheibe 1 wird durch eine Leistungsquelle, die in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigt ist, durch einen Endlosrie­ men, der sich zwischen der Leistungsquelle und der Riemen­ scheibe 1 erstreckt, angetrieben.

Während eines normalen Betriebs des Kompressors wird die Dre­ hung der Riemenscheibe 1 durch den äußeren Ring 3 und den Gum­ miring 4 auf den inneren Ring 5 übertragen. Die Drehung des inneren Rings wird durch die Nasen 6b, die in die konkaven Be­ reiche 5c passen, auf die Unterlegscheibe 6 übertragen. Die Drehung der Unterlegscheibe 6 wird durch die Reibungskraft, die zwischen den anstoßenden Oberflächen der Nasen 6b und der konvexen Bereiche 10b wirkt, auf die Nabe 10 übertragen. Die Drehung der Nabe 10 wird durch die Keilnutverbindung zwischen diesen auf die Drehwelle 11 und schließlich auf den Kompressor übertragen. Die Drehung des inneren Rings 5 wird ferner durch die Reibungskraft, die zwischen den anstoßenden Oberflächen des Flanschabschnitts 5b und der Unterlegscheibe 7 wirkt, auf die Unterlegscheibe 7 übertragen. Die Drehung der Unterleg­ scheibe 7 wird durch den Eingriff zwischen der Unterlegscheibe 7 und dem zylindrischen Abschnitt 10f übertragen, wobei die relative Drehung der Unterlegscheibe 7 zu der Nabe 10 nicht zugelassen wird, und schließlich auf den Kompressor übertra­ gen.

Während des normalen Betriebs des Kompressors deformiert sich der Gummiring 4 in Abhängigkeit von der Drehmomentschwankung, die durch die Lastschwankung auf dem Kompressor hervorgerufen wird, um die Drehmomentschwankung zu absorbieren, wodurch das Geräusch des Kompressors reduziert wird.

Die vorliegende Kraftübertragungsvorrichtung ist mit zwei Rei­ bungseingriffspfaden ausgestattet. Einer geht durch die Unter­ legscheibe 6 und der andere geht durch die Unterlegscheibe 7. Die Anordnung von zwei Reibungseingriffspfaden ermöglicht eine Zunahme des übertragenen Drehmoments während des Normalbe­ triebs des Kompressors relativ zu jenem in dem Fall der Anord­ nung von einem Reibungseingriffspfad, sogar wenn die Befesti­ gungskraft der Mutter in beiden Fällen die gleiche ist.

Wenn der Kompressor ausfällt und blockiert, wirkt ein übermä­ ßiges Drehmoment auf die Unterlegscheibe 6. Deshalb über­ schreitet die Drehkraft, die auf die Unterlegscheibe 6 wirkt, die maximale statische Reibungskraft, die zwischen den ansto­ ßenden Oberflächen der Nasen 6b und der konvexen Bereiche 10b wirkt. Die Nasen 6b rutschen von den konvexen Bereichen 10b weg, um in die konkaven Bereiche 10c zu passen und verlassen die konkaven Bereiche 5c. Die Nasen 6b werden in den konkaven Bereichen 10c unter der Magnetkraft der Permanentmagneten 10h gehalten. Die Unterlegscheibe 6 stoppt die Drehung. Die Ober­ fläche der Nasen 6b gegenüber dem inneren Ring 5 erstrecken sich fluchtend mit der Oberfläche der konvexen Bereiche 10b gegenüber dem inneren Ring 5. Die Unterlegscheibe 6 bewegt sich um einen Abstand H₁ zum Kompressor hin und der innere Ring 5 bewegt sich um einen Abstand H₁-H₂ zum Kompressor hin. Die Scheibenfeder 8 dehnt sich zum Kompressor hin aus und deren Federkraft nimmt ab. Die Reibungskräfte, die zwischen den anstoßenden Oberflächen des Flanschabschnitts 5b und den Nasen 6b, dem Flanschabschnitt 5b und den konvexen Bereichen 10b und dem Flanschabschnitt 5b und der Unterlegscheibe 7 wirken, neh­ men ab. Deshalb rutscht der innere Ring 5 relativ zu den Un­ terlegscheiben 6 und 7 und dreht durch. Somit wird die Drehmo­ mentübertragung auf den Kompressor unterbrochen. Der innere Halter 5 ist so angeordnet, daß eine Vorlast, die den inneren Halter 5 zum Kompressor vorspannt, in dem Gummiring 4 auf­ tritt, wenn der äußere Halter 3 mit den Schraubenbolzen 2 an der Riemenscheibe 1 befestigt ist. Deshalb bewegt sich der in­ nere Halter 5 unter der elastischen Kraft des Gummirings 4 un­ mittelbar nachdem die Unterlegscheibe 6 die fragmentarisch kreisringförmigen konvexen Bereiche 10b der Nabe 10 verlassen haben, zum Kompressor. Somit arbeitet die Kraftübertragungs­ vorrichtung als ein Drehmomentbegrenzer.

Während des Normalbetriebs des Kompressors passen die Nasen 6b in die konkaven Bereiche 5c, während sie gegen die konvexen Bereiche 10b stoßen. Deshalb rutschen die Nasen 6b von den konvexen Bereichen 10b ab, um in die konkaven Bereiche 10c zu passen, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf den inneren Ring 5 wirkt, weil der Kompressor blockiert, und die Drehmomentüber­ tragung auf den Kompressor wird zuverlässig unterbrochen. So­ gar wenn an den Bauteilen Rosten, Anhaften von Öl, etc. auf­ tritt, wird die Drehmomentübertragung auf den Kompressor zu­ verlässig unterbrochen, wenn der Kompressor ausfällt und bloc­ kiert.

Der Reibungskoeffizient an den anstoßenden Oberflächen der Na­ sen 6b und der konkaven Bereiche 5c muß nicht unterschiedlich sein zu denjenigen der anstoßenden Oberflächen der Nasen 6b und der konvexen Bereiche 10b. Deshalb ist eine Bearbeitung der Bauteile einfach und günstig.

Nach der Unterbrechung der Drehmomentübertragung wird die Un­ terlegscheibe 6 dank der Magnetkraft der Permanentmagneten 10h auf der Nabe 10 gehalten. Deshalb stört die Unterlegscheibe 6 den inneren Ring 5 nicht ungeeignet. Somit wird die Erzeugung eines Geräusches verändert.

Claims (4)

1. Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Antriebsdrehbauteil (3-5) aufweist, ein angetriebenes Drehbauteil (10), das an ei­ nem Ende einer Drehwelle (11) einer angetriebenen Vorrichtung befestigt ist, ein erstes zwischenliegendes Reibungsbauteil (6), das zwischen dem Antriebsdrehbauteil (3-5) und dem ange­ triebenen Drehbauteil (10) angeordnet ist, um zur Drehwelle hin bewegbar zu sein, und eine Feder (8) zum Pressen des An­ triebsdrehbauteils (3-5) gegen das erste zwischenliegende Rei­ bungsbauteil (6), wodurch das erste zwischenliegende Reibungs­ bauteil (6) gegen das angetriebene Drehbauteil (10) gepreßt wird, wobei das Antriebsdrehbauteil (3-5) mit einem konkaven Bereich (5c) versehen ist, das angetriebene Drehbauteil (10) mit einem konvexen Bereich (10b) und einem konkaven Bereich (10c) versehen ist, und das erste zwischenliegende Reibungs­ bauteil (6) mit einer Nase (6b) versehen ist, die in den kon­ kaven Bereich (10c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) eingepaßt werden kann und gleichzeitig gegen den konvexen Bereich (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) stoßen kann, und auch den konkaven Bereich (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) verlassen kann, um in den konkaven Bereich (10c) des angetriebenen Dreh­ bauteils eingepaßt zu werden, und wobei die Drehung des An­ triebsdrehbauteils (3-5) durch das erste zwischenliegende Rei­ bungsbauteil (6) auf das angetriebene Drehbauteil (10) über­ tragen wird, wobei dessen Nase (6b) in den konkaven Bereich (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) paßt und ferner während dem normalen Betrieb der angetriebenen Vorrichtung gegen den konvexen Bereich (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) stößt, während, wenn die angetriebene Vorrichtung blockiert wird, die Nase (6b) des ersten zwischenliegenden Reibungsbau­ teils (6) von dem konvexen Bereich (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) abrutscht und den konkaven Bereich (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) verläßt, um in den konkaven Bereich (10c) des angetriebenen Drehbauteils (10) eingepaßt zu werden, wodurch sich das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) zu der Drehwelle (11) der angetriebenen Vorrichtung bewegt, wobei die Preßkraft der Feder (8) abnimmt und das Antriebsdrehbau­ teil (3-5) durchdreht.

2. Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, des weite­ ren aufweisend ein zweites zwischenliegendes Reibungsbauteil (7), das zwischen dem Antriebsdrehbauteil (3-5) und der Feder (8) angeordnet ist, das auf dem angetriebenen Drehbauteil (10) aufgesteckt ist, das durch die Feder (8) gegen das Antriebs­ drehbauteil (3-5) gepreßt wird und das durch das angetriebene Drehbauteil (10) so gelagert ist, das es nicht relativ zu dem angetriebenen Drehbauteil (10) drehbar ist.

3. Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Antriebsdrehbauteil (3-5) einen äußeren Ring (3), einen inneren Ring (5) und einen Gummiring (4), der zwischen dem äußeren Ring und dem inneren Ring ange­ ordnet ist, um an diesen befestigt zu sein, aufweist.

4. Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) aus einer Eisenlegierung hergestellt ist und daß ein Magnet (10b) in dem konkaven Bereich (10c) des an­ getriebenen Drehbauteils (10) eingebettet ist.