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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen
von Drehkraft oder insbesondere eine Kraftübertragungsvorrichtung,
die in geeigneter Weise für einen Kompressor einer Klimaanlage
für Kraftfahrzeuge Verwendung findet.
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2. Beschreibung der anderen
Bauform
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Eine
Kraftübertragungsvorrichtung zur Übertragung von
Kraft bzw. Energie auf den Kompressor, einschließlich einer
Dreheinheit mit einer Riemenscheibe und einer an der Drehwelle des
Kompressors mit einem Mutternelement befestigten Nabe, ist beschrieben
beispielsweise in der
Japanischen
veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 2007-127036 . Diese übliche
Kraftübertragungsvorrichtung wird mit Bezug auf
4 erläutert,
die einen Längsschnitt durch deren wesentliche Teile erkennen
lässt. Das Bezugszeichen
102 ist eine Nabe, das
Bezugszeichen
103 ein Mutternelement (Begrenzereinheit)
und das Bezugszeichen
104 eine Drehwelle. Dieses Mutternelement
103 arbeitet
als Drehmomentbegrenzer mit einem brechbaren oder fragilen Teil
103a,
der so ausgelegt ist, dass er zum Schutz des Riemens etc. zum Zeitpunkt
des Fressens des Kompressors unter einem übermäßig
hohen Moment bricht. Öl oder Fett wird als Überzug
auf den mit Gewinde versehenen Teil T aufgebracht, der gebildet
wird, indem die Drehwelle
104 und das Mutternelement
103 gegen
einander verschraubt werden, um die Arbeitsweise des Drehmomentbegrenzers
zu stabilisieren, indem ein konstanter Reibungskoeffizient des Gewindeteils
T aufrecht erhalten wird. Zu diesem Zweck ist ein Dichtungselement
105 angeordnet,
um das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub in den Gewindeteil
T von außen zu verhindern und das Ausströmen oder
Herausdampfen des Öls oder des Fettes zu unterdrücken
und weiterhin die Korrosion des vorderen Endteils
104 der
Drehwelle zu verhindern. Das Dichtungselement
105 wird
montiert über einen zylindrischen Befestigungsteil
105a am
vorderen Endteil
104a der Drehwelle und verfügt über
einen Flanschteil
105b, der so ausgebildet ist, dass er
in Kontakt mit der Endfläche
103b des Mutternelements
103 kommt,
um hierdurch das zentrale Loch
103c des Mutternelements
103 abzudichten.
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Obwohl
das zentrale Loch (Bohrung) 103c in dieser Weise abgedichtet
ist, überdeckt das Dichtungselement 105 nur einen
nach außen freiliegenden Teil der Stirnfläche
des Mutternelements 103; damit wird wenigstens der Teil
des Mutternelements 103, der vom Dichtungselement 105 nicht überdeckt ist,
eine Oberflächenbehandlung wie Plattieren zur Verhinderung
von Korrosion erfordern. Um jedoch die Herstellungskosten des Mutternelements
zu reduzieren, ist die Eliminierung der Oberflächenbehandlung
wünschenswert.
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ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Probleme des vorbeschriebenen
Standes der Technik erreicht, und es ist Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine Kraftübertragungsvorrichtung zur Verfügung
zu stellen, die durch ein Mutternelement gekuppelt ist, das auf
die Drehwelle einer Dreheinrichtung aufgeschraubt ist, und die über
einen Dichtungsaufbau für den Schraubteil verfügt,
wodurch die Herstellungskosten des Mutternelements reduziert werden.
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Die
Erfindung schafft eine Kraftübertragungsvorrichtung, wie
sie in den beiliegenden Ansprüchen als technisches Mittel
zum Lösen der vorbeschriebenen Probleme erläutert
ist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftübertragungsvorrichtung mit
einer Dreheinheit (110) vorgesehen, die durch eine von
einer Drehantriebsquelle empfangene Drehkraft in Drehung versetzt
wird, sowie ein Mutternelement (3) zum Kuppeln der Dreheinheit
(10) gegen die Drehwelle (4) der antriebsseitigen
Dreheinrichtung zur Übertragung der Drehkraft (turning
effort) von der Drehantriebsquelle auf die Dreheinrichtung, wobei das
Mutternelement (3) eine durch eine zweite Stirnfläche
(3d) von einer ersten Stirnfläche (3c)
des Mutternelements (3) geformte zentrale Bohrung (3e)
aufweist, sowie einen mit Innengewinde versehenen Teil (3g),
der in der zentralen Bohrung (3e) ausgebildet ist, und
wobei die Dreheinheit (10) mit der Drehwelle (4)
gekuppelt ist, indem der mit Innengewinde versehene Teil (3g)
auf den mit Außengewinde versehenen Teil (4b)
auf der Drehwelle (4) von Seiten der zweiten Stirnfläche
(3d) aufgepresst oder beaufschlagt wird, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung weiterhin
eine Kappe (5) umfasst, die kappenartig auf das Mutternelement
(3) derart aufgebracht wird, dass die erste Stirnfläche
(3c) des Mutternelements (3) abgedeckt und abgedichtet
wird, und wobei eine äußere Umfangsfläche
(3i) des Mutternelements (3) mit dem Umfangsrand
der ersten Stirnfläche (3c) verbunden ist.
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Mit
dieser Konfiguration werden nicht nur die mit Gewinde versehenen
Teile (3g), (4b) zum Aufschrauben des Mutternelements
(3) und der Drehwelle (4) aufeinander abgedichtet,
sondern die erste Stirnfläche (3c) des Mutternelements
(3) und die Außenumfangsfläche (3i)
werden wirksam gegen Korrosion geschützt, wodurch es möglich
wird, das Mutternelement (3) ohne Oberflächenbehandlung
wie Plattieren zur Verhinderung von Korrosion zur Anwendung zu bringen.
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Bei
der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dieser
Erfindung ist die Kappe (5) in geeigneter Weise aus einem
antikorrosiven Material, einem synthetischen Harzmaterial oder einem
Gummimaterial geformt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist eine Kraftübertragungsvorrichtung
vorgesehen, bei der die Kappe (5) einen äußeren
Umfangswandteil (5a), der sich in axialer Richtung erstreckt,
sowie einen Bodenwandungsteil (5b) einschließt,
der sich in radialer Richtung derart erstreckt, dass die erste Stirnfläche
eines Raums geschlossen wird, der durch den äußeren
Umfangswandteil (5a) definiert ist, und wobei der Bodenflächenteil
(5) ein kleines Loch (5c) als Entlüftung
haben kann. Durch diese Konfiguration kann verhindert werden, dass
die Kappe (5) aufgrund der Steigerung im Innendruck des
Raums der zentralen Bohrung (3e) des Mutternelements (3)
loskommt, was durch eine Steigerung in der Temperatur, wenn das
Kraftfahrzeug angetrieben wird, hervorgerufen werden kann.
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Die
in Klammern eingefügten Bezugszahlen hinter den Namen der
jeweiligen oben beschriebenen Mittel geben ein Bezugsbeispiel hinsichtlich
der spezifischen in den nachstehenden Ausführungsformen
beschriebenen Mittel an.
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Ein
volleres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt
sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, wie unten angegeben, anhand der beiliegenden Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Längsschnitt durch eine Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Darstellung der wesentlichen
Teile der in 1 gezeigten Kraftübertragungsvorrichtung.
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3 ist
ein Längsschnitt durch die wesentlichen Teile der Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß einer Modifikation einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
ein Längsschnitt durch die wesentlichen Teile der üblichen
Kraftübertragungsvorrichtung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit
Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
Die Kraftübertragungsvorrichtung ist in geeigneter Weise
in montierter Form auf dem Kompressor einer Fahrzeugklimaanlage
zu verwenden und, obwohl angenommen, dass sie wie in der folgenden
Beschreibung montiert wird, in geeigneter Weise auch für
Dreheinrichtungen außer dem Kompressor verwendet werden
kann. 1 ist ein Längsschnitt durch die Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
und 2 ist eine vergrößerte Darstellung
von deren in 1 gezeigten wesentlichen Teilen.
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Die
Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dieser
Erfindung umfasst eine Dreheinheit 10, die durch die Antriebskraft
von einer Drehantriebsquelle, beispielsweise einem Motor oder einem
Elektromotor in Drehung versetzt wird, sowie ein Mutternelement 3 zum
Kuppeln der Dreheinheit 10 mit der Drehwelle des Kompressors,
um die Drehkraft (turning effort) von der Drehantriebsquelle auf
den Kompressor zu übertragen. Gemäß dieser
Ausführungsform besteht die Dreheinheit (rotary unit) 10 aus
einer Riemenscheibe 1, welche die antriebsseitige Dreheinheit
bildet, und einer Nabe 2, die eine abtriebseitige Dreheinheit
gekuppelt mit der Riemenscheibe 1 in konkav-konvexer Art
liefert und auf der Drehwelle 4 des Kompressors befestigt
ist. Das Mutternelement 3 ist als ein Kraftabschaltelement
konfiguriert, das bei einem übermäßig großen
Moment bricht, um den Riemen etc. zu schützen. Die Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß dieser Erfindung schließt weiterhin ein
Kappenelement 5 ein, das auf der Frontseite des Mutternelements 3 montiert
ist. Die Riemenscheibe 1, die Nabe 2 und das Mutternelement 3 sind
auf der gleichen Achse angeordnet. Die Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
soll nun genauer unten erläutert werden.
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Wie
in 1 gezeigt, schließt gemäß dieser Ausführungsform
die Riemenscheibe 1 einen Randteil 1a mit einem
(nicht dargestellten) Riemen ein, der über deren Außenumfangsteil
zur Aufnahme der Kraft gelegt ist, sowie einen ringförmigen
Rippenteil 1b, der sich axial in einer Ringform erstreckt,
um das Lager 6 zu halten und die Steifigkeit der Riemenscheibe 1 zu
verbessern, weiterhin umfasst sie einen Scheibenteil 1c zum
Kuppeln des Randteils 1a mit dem ringförmigen
Rippenteil 1b bezüglich einander, sowie einen
riemenscheibenseitigen Eingriffsteil 1d, der auf der Innenumfangsfläche
des Randteils 1a auf der Frontseite des Scheibenteils 1c ausgebildet
ist. Der Riemenscheibenteil 1 ist drehbar auf einem vorstehenden
Teil 7a angebracht, der am vorderen Ende des Gehäuses 7 des
Kompressors ausgebildet ist, und zwar über ein Lager 6 und
einen Schnappring mit Hülsenring 8. Die Riemenscheibe 1 wird
bevorzugt hergestellt aus einem in der Wärme härtenden
synthetischen Harz. Normalerweise sind die Riemenscheibe 1,
der Schnappring mit Hülsenring 8 sowie das Lager 6 bezüglich
einander durch Einsatzformen (insert molding) integriert. Ein (nicht
dargestellter) Riemen ist auf die Außenumfangsfläche
des Randteils 1a der Riemenscheibe 1 gelegt, die
ihrerseits durch eine von außen gelieferte Kraft, beispielsweise einen
Motor oder einen Elektromotor, in Drehung versetzt wird. Die Bewegung
des Lagers 6 in axialer Richtung wird durch den Schnappring
mit Hülsenring 8 blockiert, der in der Nut eingepasst
ist, die auf der Außenumfangsfläche des Vorsprungs 7a ausgebildet ist,
wobei ein Endteil des vorspringenden Teils 7a und ein Ringelement 9 in
den Schnappring mit Hülsenring 8 eingepasst ist.
Das Gehäuse 7 und die Drehwelle 4 sind
hermetisch durch eine Wellendichtungseinheit abgedichtet, um zu
verhindern, dass Kühlmittel und Öl nach außen
durchlecken. Die Wellendichtungseinheit wird auch daran gehindert,
sich in der axialen Richtung zu bewegen, und zwar durch einen anderen Schnappring,
der in die Nut eingesetzt ist, welche auf der Innenumfangsfläche
des Vorsprungs 7a ausgebildet ist.
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Die
Drehwelle 4 des Kompressors steht gegen die Frontseite
in 2 vom Gehäuse 7 vor und umfasst
in der Reihenfolge von deren vorderem Ende aus gesehen: einen vorderen
Endteil 4a vergleichsweise kleinen Durchmessers, einen
mit Außengewinde versehenen Teil 4b, der als eine
Gewindeschraube auf deren Außenumfang ausgebildet ist,
einen Zwischenwellenteil 4d, bei dem der Gewinderand fehlt
sowie einen Wellenteil 4c größtmöglichen Durchmessers.
Eine Unterleg- oder Zwischenscheibe 11 wird in den Zwischenwellenteil 4d eingeführt und
zwischen der rückseitigen Fläche der Nabe 2 und
dem abgestuften Teil gehalten, der zwischen dem Zwischenwellenteil 4d und
dem Teil 4c großen Wellendurchmessers ausgebildet
ist.
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Als
Nächstes soll die Nabe 2 erläutert werden.
Die Nabe 2, wie in 1 gezeigt,
umfasst eine innere Nabe 21, die in Kontakt mit der Zwischenscheibe
oder der Unterlegscheibe 11 montiert ist, einen zylindrischen
Teil 22 aus einem elastischen Material, beispielsweise
Gummi, der durch Mittel wie Klebstoff auf dem Außenumfang
der inneren Nabe 21 gebunden ist, einen zylindrischen Außenring 23,
der auf dem Außenumfang des zylindrischen Teils 22 angeordnet
ist, sowie einen nabenseitigen Eingriffsteil 24, der auf
dem Außenumfang des äußeren Rings 23 geformt
und so ausgelegt ist, dass er in Eingriff mit dem riemenscheibenseitigen
Eingriffsteil 1d kommt. Die innere Nabe 21 hat
an deren Mitte eine Einführungsbohrung 21, in
welche der Wellenteil 3b, wie weiter unten beschrieben,
kleinen Durchmessers des Mutternelements 3 eingeführt
wird. Die vordere Stirnfläche der inneren Nabe 21 ist
mit einer kreisförmigen Vertiefung 21d ausgebildet,
in welcher der Wellenteil 3 großen Durchmessers
des Mutternelements 3 sitzt.
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Das
Mutternelement 3, gezeigt in 2, liegt in
einer abgestuften Form mit einem Wellenteil 3a großen
Durchmessers und einem Wellenteil 3b kleinen Durchmessers
vor. Gemäß dieser Ausführungsform hat
der Wellenteil 3a großen Durchmessers einen Querschnitt
in Gestalt eines regelmäßigen Hexagons, nicht
dargestellt. Das Mutternelement 3 verfügt über
eine zentrale Bohrung 3e, die hier durch von der ersten
Stirnfläche 3c zur zweiten zu deren zweiter Stirnfläche 3d geführt
ist. Die zentrale Bohrung 3e hat einen frontseitigen ohne
Gewinde versehenen Teil 3f und einen mit Innengewinde versehenen
heckseitigen Teil 3g. Eine Ringeinkerbung 3h,
die einen zerbrechlichen Teil bildet, ist im Grenzteil zwischen dem
Wellenteil 3a großen Durchmessers und dem Wellenteil 3b kleinen
Durchmessers ausgebildet. Der ringförmige Einkerbungsteil 3h ist
so ausgebildet, dass er unter der Axialkraft basierend auf einem übermäßigen
Moment bricht, das auf das Mutternelement 3 ausgeübt
werden kann. Der Querschnitt des Wellenteils 3a großen
Durchmessers, obwohl in der Gestalt eines regelmäßigen
Hexagons gemäß dieser Ausführungsform
wie oben beschrieben, kann alternativ irgend eine verschiedenartige
Gestalt, beispielsweise die eines regelmäßigen
Polygons, eines Polygons oder eines Kreises annehmen.
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Der
mit Innengewinde versehene Teil 3g des Mutternelements 3 wird
auf den mit Außengewinde versehenen Teil 4b der
Drehwelle 4 von der zweiten Stirnseite gepresst. Dann wird
die innere Nabe 21 zwischen dem Wellenteil 3a großen
Durchmessers des Mutternelements 3 und der Front-Stirnfläche
der Zwischenscheibe oder des Beilagerings 11 befestigt und
so indirekt an der Drehwelle 4 mit dem Ergebnis fixiert,
dass die Nabe 2 und die Riemenscheibe 1 in Eingriff
miteinander gekuppelt und integral in Drehung mit der Drehwelle 4 versetzt
werden können. Die Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß dieser Ausführungsform ist wie
oben konfiguriert ausgebildet und daher kann die Drehkraft, die
von der Riemenscheibe 1 vom Riemen erhalten wird, auf die
Drehwelle 4 durch die Nabe 2 und das Mutternelement 3 übertragen
werden.
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Bevor
das Mutternelement 3 auf die Drehwelle 4 aufgepresst
wird, wird Fett oder Öl normalerweise auf den mit Innengewinde
versehenen Teil 3g und den mit Außengewinde versehenen
Teil 4b als Überzug aufgebracht. Indem Fett oder Öl
als Überzug in dieser Weise aufgebracht werden, wird der Reibungskoeffizient
der mit Gewinde versehenen Teile 3g, 4b reduziert
und stabilisiert, wodurch es möglich wird, die Veränderungen
des Moments zum Brechen der ringförmigen Einkerbung 3h zu
unterdrücken.
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Gemäß dieser
Ausführungsform ist das Kappenelement 5 aus einem
antikorrosiven synthetischen Harzmaterial mit einem Außenumfangswandteil 5a ausgebildet,
der sich in der axialen Richtung erstreckt, sowie einem bodenwandflächigen
Teil 5b zum Schließen des ersten Endes des durch
den Außenumfangswandteil 5a definierten Raums.
Die Kappe 5 hat einen Querschnitt in der Gestalt entsprechend
dem Querschnitt des Wellenteils 3a großen Durchmessers
des Mutternelements 3, das mit dem Kappenelement 5 abgedeckt
ist, das heißt, einem regelmäßigen Hexagon
gemäß dieser Ausführungsform. Das durch
den Außenumfangswandteil 5a gebildete Hexagon
ist geringfügig kleiner als das regelmäßige
Hexagon des Mutternelements 3, die Innenabmessung der axialen
Höhe des Außenumfangswandteils 5a ist
im Wesentlichen gleich der axialen Größe des Wellenteils 3a großen
Durchmessers des Mutternelements 3. Die Kappe 5,
obwohl geringfügig kleiner in diametraler Abmessung als
das Mutternelement 3, kann kappenartig auf das Mutternelement 3 so
aufgebracht werden, dass die erste Stirnfläche 3c auf
der Frontseite des Mutternelements 3 und die äußere
Umfangsfläche 3i des Teils 3a großen
Durchmessers durch elastische Verformung abgedeckt werden können.
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Der
Außenwandteil 5a der Kappe 5 und die Außenumfangsfläche 3i des
Wellenteils großen Durchmessers 3a des Mutternelements 3 nehmen den
Druck auf, der aufeinander aufgrund der elastischen Verformung der
Kappe 5 ausgeübt wird. Damit wird der Dichtungs-
oder Absiegelungsteil so gebildet, dass er deren Innenumfangsteil
abdichtet und hierdurch auch den geschraubten Teil zwischen dem mit
Innengewinde versehenen Teil 3g und dem mit Außengewinde
versehenen Teil 3a abdichtet. Das Kappenelement 5 überdeckt
die erste Stirnfläche 3c des Mutternelements 3 sowie
die Außenumfangsfläche 3i des Wellenteils 3a großen
Durchmessers, das heißt, den außen freiliegenden
Teil des Mutternelements 3; dadurch wird das Aussehen durch
die Korrosion nicht beschädigt, selbst wenn eine Oberflächenbehandlung
wie Plattieren des Kappenelements 5, das beispielsweise
aus Stahlmaterial besteht, nicht zur Anwendung kommt.
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Die
Kappe 5 kann aus einem Gummimaterial oder einem metallischen
Material, wie rostfreiem Stahl oder Aluminium vergleichsweise hoher
Korrosionsbeständigkeit, gemacht sein. Die Kappe 5 wird aus
metallischem Material hergestellt und wird durch Presssitz auf das
Mutternelement 3 kappenartig aufgebracht.
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Als
Nächstes soll eine Modifikation der oben beschriebenen
Ausführungsform mit Bezug auf 3 erläutert
werden, die den Längsschnitt durch die wesentlichen Teile
hiervon zeigt. Die Kraftübertragungsvorrichtung, gezeigt
in 3, verfügt über eine Kappe 5,
die sich von der in 1 und 2 gezeigten
Kappe im kleinen Loch 5c unterscheidet, das in der Mitte
des Bodenwandteils 5b ausgebildet ist. Das kleine Loch 5c wird
als Entlüftung ausgebildet, um zu verhindern, dass das
Kappenelement vom Mutternelement bei einer Steigerung im Innendruck
des Raums der zentralen Bohrung 3c des Mutternelements
frei kommt, was wiederum durch Temperaturanstieg bei Betrieb des
Fahrzeugs hervorgerufen sein kann. Das kleine Loch 5 wird
be vorzugt so klein wie möglich ausgebildet, um den Luftpermeabilitätsbereich
zu minimieren und die Wasserdichtheit aufrecht zu erhalten, und
daher kann die Labyrinthstruktur als bevorzugtes Beispiel angewendet
werden.
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Während
die Erfindung mit Bezug auf spezifische zum Zwecke der Erläuterung
gewählte Ausführungsformen beschrieben wurde,
sollte klar sein, dass zahlreiche Modifikationen an ihr durch Fachleute
vorgenommen werden können, ohne vom Grundkonzept und Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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