DE10059666B4

DE10059666B4 - Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10059666B4
Application number: DE10059666A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Isesaki Ochiai
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2020-12-02
Also published as: FR2801946A1; US6494799B1; JP2001159455A; DE10059666A1; FR2801946B1

Abstract

Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Antriebsdrehbauteil (3-5) aufweist, 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, um zur Drehwelle hin bewegbar zu sein, 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, wobei das angetriebene Drehbauteil (10) mit einem Vorsprung (10b) und einem Rücksprung (10c) versehen ist, und das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) mit einer Nase (6b) versehen ist, die gegen den Vorsprung (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) stoßen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsdrehbauteil (3-5) mit einem Rücksprung (5c) versehen ist, in den die Nase (6b) eingepaßt werden kann und das zwischenliegende Reibungsbauteil (6) verlassen kann, um in den Rücksprung (10c) des angetriebenen Drehbauteils eingepaßt zu werden,...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung, die mit einer Funktion eines Drehmomentbegrenzers ausgestattet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung kann in einem breiten Anwendungsbereich bei Kompressoren, Industriemaschinen, etc. verwendet werden.

Es wurden viele derartige Kraftübertragungsvorrichtungen vorgeschlagen. Eine davon ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 311399/1998 bzw. in der EP 0 864 454 A2 offenbart, die unter Bezugnahme auf die 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 Kugellager 23 ist im Inneren des Rotors 22 angeordnet. Der Rotor 22 wird durch einen zylindrischen Vorsprung 25a eines Frontgehäuses 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 5 gezeigt ist.

Die Nabe 27 ist zur Drehwelle 26 genutet. Eine ringförmige Stopperplatte 28 ist an der Nabe 27 angeschweißt. Ein Schraubenbolzen 29 ist in einer Mittelbohrung der Stopperplatte 28 eingesetzt, um in eine Schraubenbohrung der Drehwelle 26 eingeschraubt 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, ausgestattet. Der zylindrische Abschnitt 27c ist mit einem Außengewindeabschnitt 27b ausgestattet. Die Nabe 27 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 27d versehen, der an dem zylindrischen Abschnitt 27c angrenzt. Der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 27d ist größer als derjenige des zylindrischen Abschnittes 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 Abschnitt 27d angrenzt. Der Außendurchmesser des Flanschabschnittes 27a ist größer als derjenige der zylindrischen Abschnitte 27c und 27d.

Drei fragmentarisch kreisringförmige vorstehende Bereiche 27f sind am Umfang der Endseite des Flanschabschnittes 27a nahe des zylindrischen Abschnittes 27d ausgebildet. Die Endseite des Flanschabschnittes 27a nahe des zylindrischen Abschnittes 27d besitzt einen zurückspringenden Bereich 27g mit Ausnahme der fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereiche 27f. Ein zylindrischer Abschnitt 27h ist auf der Endseite des Flanschabschnittes 27a nahe des Kompressors 27 ausgebildet.

Der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 27h ist ausreichend klein, um einen relativ großen Raum zwischen dessen äußerer Oberfläche und der inneren Oberfläche des zylindrischen Vorsprungs 25a des Frontgehäuses 25 zu lassen.

Die Kraftübertragungsvorrichtung weist einen zylindrischen äußeren Halter 30 auf, der aus einer Eisenlegierung hergestellt ist. Der äußere Halter 30 ist mit drei radial auswärts vorstehenden 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 innere 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 werden. Deshalb wird ein Drehmoment von der Riemenscheibe 21 durch den äußeren Halter 30 und den Gummiring 32 auf den inneren 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 zylindrischen Abschnitt 27d der Nabe 27, um ein Antriebsreibungsbauteil zu bilden. Eine Unterlegscheibe 33 ist zwischen dem Flansch 31a des inneren Halters 31 und den fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereichen 27f der Nabe 27 angeordnet, um ein Zwischenreibungsbauteil zu bilden.

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

Die Unterlegscheibe 33 hat eine kreisringförmige Gestalt, wie in 5 gezeigt ist, und ist aus einem rostfreien Stahl oder aus Phosphorbronze hergestellt. Die Unterlegscheibe 33 ist mit einer Mittelbohrung 33a und drei fragmentarisch kreisringförmigen 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 vorstehenden Bereiche 27f der Nabe 27 überein.

Die Unterlegscheibe 33 und die Nabe 27 werden so zusammengebaut, daß die fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b gegen die fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereiche 27f stoßen. 3 zeigt den zusammengebauten Zustand im normalen Betrieb des Kompressors 24, wobei die fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b gegen die fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereiche 27f stoßen.

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

Wie in 5 gezeigt ist, ist die Unterlegscheibe 34 kreisringförmig 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 flacher 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 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 Seitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 27c paßt.

Eine Mutter 36 ist angrenzend an die Scheibenfeder 35 angeordnet, um auf den Außengewindeabschnitt 27b der Nabe 27 aufgeschraubt zu werden.

Die Befestigungskraft, die auf die Mutter 36 wirkt, wird auf die Scheibenfeder 35 übertragen, um diese axial zu komprimieren. Deshalb bestimmt die Befestigungskraft, die auf die Mutter 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 zwischen den fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden 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 Flansches 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 Oberflächen 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 befestigt wird.

Die Unterlegscheibe 33 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 27d der Nabe 27 aufgepaßt, wobei die fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 33b an die fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereiche 27f anstoßen. Der äußere Halter 30, der Gummiring 32 und der innere Halter 31 werden zu einer Einheit integriert, um auf der Riemenscheibe 21 montiert zu werden, das heißt, der Flansch 31a des inneren Halters 31 ist auf dem zylindrischen 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 Scheibenfeder 35 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 27c der Nabe 27 aufgesteckt und die Mutter 36 ist auf den Außengewindeabschnitt 27b der Nabe 27 um ein vorbestimmtes Ausmaß aufgeschraubt, so daß die Scheibenfeder 35 axial komprimiert wird, um eine vorbestimmte Federkraft zu erzeugen. Der Außenumfang der Scheibenfeder 35 wird gegen den Außenumfang der Unterlegscheibe 34 gepreßt. Deshalb gelangt die Unterlegscheibe 34 mit dem Flansch 31a des inneren Halters 31 unter einer vorbestimmten Reibungskraft, die auf die anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff, der Flansch 31a des inneren Halters 31 gelangt mit der Unterlegscheibe 33 unter einer vorbestimmten Reibungskraft, die auf die anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff, und die Unterlegscheibe 33 gelangt mit den fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereichen 27f unter einer vorbestimmten Reibungskraft, die auf die anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff.

Nach der Vollendung des Zusammenbaus wird die Drehung des inneren Halters 31 auf die Nabe 27 durch einen ersten Reibungseingriffspfad 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 zusammengefaßt sind.

Dank der Federkraft der Federscheibe 35, die durch die auf die Mutter 36 wirkende Befestigungskraft F hervorgerufen wird, gelangt die Unterlegscheibe 34 mit dem Flansch 31a des inneren Halters 31 unter einer vorbestimmten Reibungskraft in Eingriff, die zwischen deren anstoßenden Oberflächen wirkt, der Flansch 31a des inneren Halters 31 gelangt mit der Unterlegscheibe 33 unter einer vorbestimmten Reibungskraft, die zwischen den anstoßenden Oberflächen wirkt, in Eingriff, und die Unterlegscheibe 33 gelangt mit den fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereichen 27f unter einer vorbestimmten Reibungskraft, 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 Reibungseingriffspfad 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 übertragen. Die Drehung wird des weiteren von der Nabe 27 zu der Drehwelle 26 übertragen. Somit wird die Drehung der Riemenscheibe 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
u : 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 Unterlegscheibe 34. Deshalb ist n = 2 in der Kraftübertragungsvorrichtung. 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 verhindert.

Wenn der Kompressor ausfällt und blockiert wird, wirkt ein übermäßiges Drehmoment auf die Reibungseingriffsfläche. Das Verhältnis zwischen dem Reibungskoeffizient μ1 des Reibungseingriffs zwischen den Oberflächen der Unterlegscheibe 33 und den fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereichen 27f der Nabe 27 und des Reibungskoeffizienten μ2 des Reibungseingriffs 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 Reibungseingriffsflächen der Unterlegscheibe 33 und den fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereichen 27f der Nabe 27 mit dem kleineren Reibungskoeffizienten μ1 auf. Schlupf tritt auch an den Reibungseingriffsflächen 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 vorstehenden Bereiche 27f und der gesamte Körper der Unterlegscheibe 33 paßt in den zurückgesetzten Bereich 27g. Somit bewegt sich die Unterlegscheibe 33 axial in Richtung des Kompressors 24 entlang des zylindrischen 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 vorstehenden Bereiche 27f der Nabe 27 zu stoßen.

Die Scheibenfeder 35 streckt sich axial und die Federkraft der Scheibenfeder 35 nimmt rapide ab. Deshalb nimmt die Drehmomentübertragung 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 kreisringförmigen vorstehenden 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 Unterlegscheibe 34, so daß ein übermäßiges Geräusch nicht erzeugt wird. Wie in 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 innere Halter 31 zum Kompressor 24 unter der elastischen Kraft des Gummirings 32, unmittelbar nachdem die Unterlegscheibe 33 die fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereiche 27f der Nabe 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 Antriebsreibungsbauteil (Flansch 31a) versehen ist, und ein angetriebenes Drehbauteil (Nabe 27), das mit einem angetriebenen Reibungsbauteil (Flanschabschnitt 27a) versehen ist. Das Antriebsreibungsbauteil und das angetriebene Reibungsbauteil sind in Reihe zueinander in der Verlängerungsrichtung der Drehwelle 26 angeordnet. Ein Zwischenreibungsbauteil (Unterlegscheibe 33) ist zwischen dem Antriebsreibungsbauteil und dem angetriebenen Reibungsbauteil angeordnet, um in der Verlängerungsrichtung der Drehwelle 26 bewegbar zu sein. Das Verhältnis zwischen dem Reibungskoeffizienten μ1 des Reibungsein griffs zwischen den Oberflächen des angetriebenen Reibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils, und der Reibungskoeffizient μ2 des Reibungseingriffs zwischen den Oberflächen des angetriebenen Reibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils wird festgesetzt, um μ2 > μ1 zu sein. Das angetriebene Reibungsbauteil ist mit einem zurückgesetzten Bereich 27g versehen, 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 zwischen μ2 und μ1 zu μ2 < μ1 wird, tritt ein Schlupf an den Reibungseingriffsoberflächen des Antriebsreibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils auf, und nicht an den Reibungseingriffsoberflächen des angetriebenen Reibungsbauteils und des Zwischenreibungsbauteils. Deshalb paßt das Zwischenreibungsbauteil nicht in den zurückgesetzten Bereich 27g des angetriebenen Reibungsbauteils, so daß ein Unterbrechen der Drehmomentübertragung nicht zuverlässig erzielt werden kann. Darüber hinaus wird das Bearbeiten der Bauteile der Kraftübertragungsvorrichtung kompliziert und teuer, wenn das Verhältnis μ2 > μ1 erzielt werden muß.

Weitere Kraftübertragungsvorrichtungen mit Freiläufen bei Überlast sind aus der AT 368 612 oder der US 4 542 812 A bekannt.

Es ist 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 zuverlässig 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 Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Kraftübertragungsvorrichtung des weiteren ein zweites zwischenliegendes Reibungsbauteil auf, das zwischen 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 vorliegenden Erfindung weist das Antriebsdrehbauteil einen äußeren 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 zurückgesetzten Bereich des angetriebenen Drehbauteils eingebettet.

1 ist eine Konstruktionszeichnung eines Kompressors, der mit einer Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, wobei (a) eine Frontansicht ist, und (b) eine axiale Schnittansicht ist;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Unterlegscheibe 6 sowohl in einer Frontansicht als auch in einer Rückansicht gezeigt ist;
3 ist eine Seitenansicht, die teilweise geschnitten ist, von einem Kompressor, der mit einer herkömmlichen Kraftübertragungsvorrichtung ausgestattet ist;
4 ist eine Frontansicht einer herkömmlichen Kraftübertragungsvorrichtung;
5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Kraftübertragungsvorrichtung.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Riemenscheibe 1 auf, die mit einem Vorsprung 1a, einem Rand 1b und einem Steg 1c, der den Vorsprung 1a mit dem Rand 1b verbindet, ausgestattet ist. Die Riemenscheibe 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 zylindrischen Vorsprung 12a des Frontgehäuses 12 angeordnet ist, drehbar ist.
Eine Nabe 10 ist an einem Ende einer Drehwelle 11 des Kompressors verkeilt. Die Nabe 10 ist mit einer Mutter 14 an der Drehwelle 11 befestigt.
Eine Unterlegscheibe 6, ein innerer Ring 5, eine Unterlegscheibe 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 zylindrischen 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 zylindrischen Abschnitt 5a des inneren Rings 5 und dem zylindrischen Abschnitt 3a des äußeren Rings 3 befestigt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Nabe 10 mit einem zylindrischen Abschnitt 10d an dessen einem Ende, das von dem Frontgehäuse 12 des Kompressors entfernt ist, ausgestattet. Der zylindrische Abschnitt l0d ist mit einem Außengewindeabschnitt 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 herausgeschnitten, um ein Paar paralleler flacher Bogensehnenabschnitt 10f' zu bilden. Die Nabe 10 ist mit einem Flanschabschnitt 10a angrenzend zum zylindrischen Abschnitt 10f versehen. Der Außendurchmesser des Flanschabschnittes 10a ist größer als derjenige der zylindrischen Abschnitte 10d und 10f.
Drei fragmentarisch kreisringförmige vorstehende Bereiche 10b und drei fragmentarisch kreisringförmige zurückgesetzte Bereiche 10c sind abwechselnd auf dem Umfang der Endseite des Flanschabschnittes 10a nahe des zylindrischen Abschnittes 10f ausgebildet. Permanentmagneten 10n sind in den zurückgesetzten Bereichen 10c eingebettet. Die Permanentmagneten 10h sind durch Preßpassung, Kleben, Verschweißen, Verstemmen, etc. an der Nabe 10 befestigt. Die Permanentmagneten 10h können durch elektrische Magneten ersetzt werden.
Ein zylindrischer Abschnitt 10g mit einem kleinen Außendurchmesser 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 fragmentarisch 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 zurückgesetzten Bereiche 10c der Nabe 10 und die Dicke H₃ der Nasen 6b ist gleich der Tiefe H₁ der zurückgesetzten Bereiche 10c.
Der innere Ring 5 ist an dessen innerem Flanschabschnitt 5b mit drei fragmentarisch kreisringförmigen zurückgesetzten Bereichen 5c versehen, gegenüber den drei fragmentarisch kreisringförmigen Nasen 6b der Unterlegscheibe 6. Die Gestalt und Größe der zurückgesetzten Bereiche 5c sind dieselben wie diejenigen der Nasen 6b, aber die Tiefe H₂ der zurückgesetzten Bereiche 5c ist kleiner als die Dicke H₃ der Nasen 6b.
Die Unterlegscheibe 7 ist mit einer mittigen Öffnung 7a versehen, 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 zurückgesetzten Bereiche 5c des inneren Rings 5 passen und gleichzeitig gegen die vorstehenden 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 werden, daß sie nicht relativ zur Nabe 10 drehbar ist und gleichzeitig 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 inneren Flanschabschnitt 5b des inneren Rings 5 zu pressen, wobei der innere Flanschabschnitt 5b gegen die Nasen 6b der Unterlegscheibe 6 gepreßt wird und die Nasen 6b gegen die vorstehenden Bereiche 10b der Nabe 10 gepreßt werden.
Die Funktion der vorliegenden Kraftübertragungsvorrichtung wird beschrieben.
Die Riemenscheibe 1 wird durch eine Leistungsquelle, die in den 1 und 2 nicht gezeigt ist, durch einen Endlosriemen, der sich zwischen der Leistungsquelle und der Riemenscheibe 1 erstreckt, angetrieben.
Während eines normalen Betriebs des Kompressors wird die Drehung der Riemenscheibe 1 durch den äußeren Ring 3 und den Gummiring 4 auf den inneren Ring 5 übertragen. Die Drehung des inneren Rings wird durch die Nasen 6b, die in die zurückgesetzten Bereiche 5c passen, auf die Unterlegscheibe 6 übertra gen. Die Drehung der Unterlegscheibe 6 wird durch die Reibungskraft, die zwischen den anstoßenden Oberflächen der Nasen 6b und der vorstehenden 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 Unterlegscheibe 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 übertragen.
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 Reibungseingriffspfaden ausgestattet. Einer geht durch die Unterlegscheibe 6 und der andere geht durch die Unterlegscheibe 7. Die Anordnung von zwei Reibungseingriffspfaden ermöglicht eine Zunahme des übertragenen Drehmoments während des Normalbetriebs des Kompressors relativ zu jenem in dem Fall der Anordnung von einem Reibungseingriffspfad, sogar wenn die Befestigungskraft der Mutter in beiden Fällen die gleiche ist.
Wenn der Kompressor ausfällt und blockiert, wirkt ein übermäßiges Drehmoment auf die Unterlegscheibe 6. Deshalb überschreitet die Drehkraft, die auf die Unterlegscheibe 6 wirkt, die maximale statische Reibungskraft, die zwischen den anstoßenden Oberflächen der Nasen 6b und der vorstehenden Bereiche 10b wirkt. Die Nasen 6b rutschen von den vorstehenden Berei chen 10b weg, um in die zurückgesetzten Bereiche 10c zu passen und verlassen die zurückgesetzten Bereiche 5c. Die Nasen 6b werden in den zurückgesetzten Bereichen 10c unter der Magnetkraft der Permanentmagneten 10h gehalten. Die Unterlegscheibe 6 stoppt die Drehung. Die Oberfläche der Nasen 6b gegenüber dem inneren Ring 5 erstrecken sich fluchtend mit der Oberfläche der vorstehenden 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 vorstehenden Bereichen 10b und dem Flanschabschnitt 5b und der Unterlegscheibe 7 wirken, nehmen ab. Deshalb rutscht der innere Ring 5 relativ zu den Unterlegscheiben 6 und 7 und dreht durch. Somit wird die Drehmomentübertragung 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 auftritt, wenn der äußere Halter 3 mit den Schraubenbolzen 2 an der Riemenscheibe 1 befestigt ist. Deshalb bewegt sich der innere Halter 5 unter der elastischen Kraft des Gummirings 4 unmittelbar nachdem die Unterlegscheibe 6 die fragmentarisch kreisringförmigen vorstehenden Bereiche 10b der Nabe 10 verlassen haben, zum Kompressor. Somit arbeitet die Kraftübertragungsvorrichtung als ein Drehmomentbegrenzer.
Während des Normalbetriebs des Kompressors passen die Nasen 6b in die zurückgesetzten Bereiche 5c, während sie gegen die vorstehenden Bereiche 10b stoßen. Deshalb rutschen die Nasen 6b von den vorstehenden Bereichen 10b ab, um in die zurückgesetzten Bereiche 10c zu passen, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf den inneren Ring 5 wirkt, weil der Kompressor blockiert, und die Drehmomentübertragung auf den Kompressor wird zuverlässig unterbrochen. Sogar wenn an den Bauteilen Rosten, An haften von Öl, etc. auftritt, wird die Drehmomentübertragung auf den Kompressor zuverlässig unterbrochen, wenn der Kompressor ausfällt und blockiert.
Der Reibungskoeffizient an den anstoßenden Oberflächen der Nasen 6b und der zurückgesetzten Bereiche 5c muß nicht unterschiedlich sein zu denjenigen der anstoßenden Oberflächen der Nasen 6b und der vorstehenden Bereiche 10b. Deshalb ist eine Bearbeitung der Bauteile einfach und günstig.
Nach der Unterbrechung der Drehmomentübertragung wird die Unterlegscheibe 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

Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Antriebsdrehbauteil (3-5) aufweist, 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, um zur Drehwelle hin bewegbar zu sein, 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, wobei das angetriebene Drehbauteil (10) mit einem Vorsprung (10b) und einem Rücksprung (10c) versehen ist, und das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) mit einer Nase (6b) versehen ist, die gegen den Vorsprung (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) stoßen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsdrehbauteil (3-5) mit einem Rücksprung (5c) versehen ist, in den die Nase (6b) eingepaßt werden kann und das zwischenliegende Reibungsbauteil (6) verlassen kann, um in den Rücksprung (10c) des angetriebenen Drehbauteils eingepaßt zu werden, und wobei die Drehung des Antriebsdrehbauteils (3-5) durch das erste zwischenliegende Reibungsbauteil (6) auf das angetriebene Drehbauteil (10) übertragen wird, wobei dessen Nase (6b) in den Rücksprung (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) paßt und ferner während dem normalen Betrieb der angetriebenen Vorrichtung gegen den Vorsprung (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) stößt, während, wenn die angetriebene Vorrichtung blockiert wird, die Nase (6b) des ersten zwischenliegenden Reibungsbauteils (6) von dem Vorsprung (10b) des angetriebenen Drehbauteils (10) abrutscht und den Rücksprung (5c) des Antriebsdrehbauteils (3-5) verläßt, um in den Rücksprung (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 Antriebsdrehbauteil (3-5) durchdreht.
Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, des weiteren 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 Antriebsdrehbauteil (3-5) gepreßt wird und das durch das angetriebene Drehbauteil (10) so gelagert ist, dass es nicht relativ zu dem angetriebenen Drehbauteil (10) drehbar ist.
Kraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch 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 angeordnet ist, um an diesen befestigt zu sein, aufweist.
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 Rücksprung (10c) des angetriebenen Drehbauteils (10) eingebettet ist.