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Die
Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Riemenscheibenanordnungen
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen dazu, ein Drehmoment
auf eine Welle zu übertragen, beispielsweise, um einen
Verbraucher wie etwa einen Kältemittelkompressor in einem
Kraftfahrzeug anzutreiben. Hierzu wirkt die Riemenscheibenanordnung
mit einem Riemen zusammen, der beispielsweise von der Antriebseinheit
eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Riemenscheibenanordnungen
der hier angesprochenen Art weisen einen Grundkörper und
eine Nabe auf, die zur Drehmomentübertragung mit der Antriebswelle
des Verbrauchers zusammenwirkt. Zur axialen Fixierung der Riemenscheibenanordnung
an der Antriebswelle ist ein Klemmelement vorgesehen, welches mit
der Welle in Verbindung steht. Um eine Beschädigung, insbesondere
ein Reißen des Riemens zu verhindern, weisen beispielsweise
aus der
DE 200 23
516 U1 bekannte Riemenscheibenanordnungen eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung zwischen
der Nabe und der Welle auf. Wenn die Welle blockiert, beispielsweise
weil der Kompressor festsitzt, wird ein übermäßiges
Lastmoment auf die Welle-Nabe-Verbindung ausgeübt, welches
zu einem Abreißen von Verzahnungselementen an der Nabe oder
an der Welle führt. Dadurch wird die Drehmomentübertragung
zwischen der Riemenscheibenanordnung und der Welle getrennt, sodass
sich die Riemenscheibe weiter drehen kann, während die
Welle stehen bleibt. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Riemen
auf einer blockierenden Riemenscheibe weiterläuft und dadurch
reißt. Derartige Riemenschei benanordnungen weisen jedoch
den Nachteil auf, dass eine Aktivierung der Drehmomentbegrenzungseinrichtung,
also das Abreißen der Verzahnungselemente von außen
nicht sichtbar ist. Um ein Auslösen festzustellen, muss
die Riemenscheibenanordnung vielmehr vollständig von dem
Verbraucher entfernt werden, was mit erheblichem Aufwand verbunden
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Riemenscheibenanordnung zu schaffen,
bei der eine aufwändige Demontage entfallen kann, um ein
Auslösen der Drehmomentbegrenzungseinrichtung festzustellen.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird eine Riemenscheibenanordnung vorgeschlagen,
welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Sie zeichnet
sich dadurch aus, dass zwischen dem Klemmelement und der Nabe eine
Unterlegscheibe vorgesehen ist, die mindestens eine Ausnehmung aufweist. Wenn
die Drehmomentbegrenzungseinrichtung auslöst, die Verzahnungselemente
an der Nabe oder an der Welle also abgerissen sind, führt
dies zu einer Relativbewegung zwischen der Nabe und der Unterlegscheibe,
welche die Nabe abschleift. Falls die Nabe mit einem Mitnehmerblech
drehfest gekoppelt ist, kann auch eine Relativbewegung zwischen
diesem und der Unterlagscheibe gegeben sein. Der ursprünglich
beispielsweise mit Korrosionsschutz beschichtete, abgeschliffene
Bereich zwischen der Unterlegscheibe und der Nabe beziehungsweise
Mitnehmerblech unterscheidet sich farblich von dem Bereich außerhalb
der Unterlegscheibe. Die Ausnehmungen in der Unterlegscheibe ermöglichen
es, einen Farbunterschied und damit ein Auslösen der Drehmomentbegrenzungseinrichtung
ohne weiteres durch eine einfache Sichtprüfung festzustellen,
ohne dass die Riemenscheibenanordnung von dem Verbraucher entfernt
werden muss. Auf die se Weise ist ein Auslösen der Drehbegrenzungseinrichtung
alleine durch eine Sichtkontrolle erkennbar.
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Besonders
bevorzugt wird eine Riemenscheibenanordnung, die sich dadurch auszeichnet, dass
die Unterlegscheibe aus Kunststoff besteht. Diese Ausgestaltung
bewirkt zwar das Abschleifen des Korrosionsschutzes auf der Nabe
beziehungsweise des Mitnehmerblechs, das am Gehäusevorsprung
gelagerte Wälzlager verhindert aber, dass die Nabe beziehungsweise
das Mitnehmerblech darüber hinaus beschädigt wird,
sodass ein sicherer Halt der Riemenscheibenanordnung an dem Verbraucher auch
nach dem Auslösen der Drehmomentbegrenzungseinrichtung
gewährleistet ist.
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Weiterhin
bevorzugt wird eine Riemenscheibenanordnung, die sich dadurch auszeichnet,
dass das Klemmelement als Klemmscheibe ausgebildet ist. Auf diese
Weise ist eine besonders sichere axiale Sicherung der Riemenscheibenanordnung
an der Antriebswelle des Verbrauchers gewährleistet. Zudem
wirkt die Unterlegscheibe in diesem Fall zusätzlich als
Axiallager für die Klemmscheibe.
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Auch
bevorzugt wird eine Riemenscheibenanordnung, die sich dadurch auszeichnet,
dass zwischen der Nabe und dem Klemmelement ein Mitnehmerblech angeordnet
ist, welches mit dem Grundkörper der Riemenscheibenanordnung
zusammenwirkt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Mitnehmerblech
drehfest mit der Nabe verbunden, insbesondere mit dieser verschweißt
ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Mitnehmerblech einstückig
mit der Nabe ausgebildet ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Riemenscheibenanordnung ist vorgesehen,
dass die mindestens eine Ausnehmung in der Unterleg scheibe radial
außerhalb des Klemmelements angeordnet ist und beispielsweise
den äußeren Rand der Unterlegscheibe schneidet.
Auf diese Weise ist eine Sichtkontrolle besonders einfach durchführbar.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vier symmetrisch zueinander angeordnete
Ausnehmungen in der Unterlegscheibe vorgesehen sind. Dadurch wird
die Sichtkontrolle zusätzlich vereinfacht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt durch eine Riemenscheibenanordnung;
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2a einen
Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung;
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2b einen
Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung,
und
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3 eine
Stirnseitenansicht eines Teilbereichs der Riemenscheibenanordnung
gemäß 1.
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1 zeigt
einen Längsschnitt durch eine Riemenscheibenanordnung 1.
Sie weist einen Grundkörper 3 auf, der sich über
einen Innenring 5 an einer Lagereinrichtung 7 abstützt.
Der Grundkörper 3 besteht vorzugsweise aus Kunststoff,
während der Innenring 5 beispielsweise aus Stahl
bestehen kann.
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Die
Lagereinrichtung 7 wird von einem Vorsprung 9 getragen,
der hier Teil eines Gehäuses 11 ist, das eine
Welle 13 zumindest bereichsweise umgibt und das insbesondere
Teil eines Verbrauchers ist, in den ein Drehmoment über
die Riemenscheibenanordnung 1 eingeleitet wird. Bei dem
Verbraucher kann es sich beispielsweise um den Kältemittelkompressor
eines Kraftfahrzeugs handeln. Die Riemenscheibenanordnung 1 wird
von einem hier nicht dargestellten Riemen angetrieben, der eine
Drehung der Riemenscheibenanordnung 1 um die Drehachse A
bewirkt und der seinerseits beispielsweise von dem Motor eines Kraftfahrzeugs
angetrieben wird.
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Zur
Drehmomentübertragung ist eine Nabe 15 vorgesehen,
die vorzugsweise formschlüssig mit der Welle 13 in
Eingriff steht. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
einer Riemenscheibenanordnung 1 ist noch ein Mitnehmerblech 17 vorgesehen,
welches drehfest mit der Nabe 15 und mit dem Grundkörper 3 verbunden,
insbesondere mit dieser verschweißt ist. Das Mitnehmerblech 17 kann
auch einstückig mit der Nabe 15 ausgebildet sein;
es ist dann Teil der Nabe 15.
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Das
Mitnehmerblech 17 umfasst vorzugsweise mehrere hier nicht
dargestellte Vorsprünge, die in Richtung des Gehäuses 11 abstehen
und die mit hier ebenfalls nicht dargestellten Vorsprüngen
der Riemenscheibenanordnung 1 zusammenwirken, um ein Drehmoment
von dem Grundkörper 3 auf die Nabe 15 zu übertragen.
Um Schwingungen zu dämpfen, ist vorzugsweise zwischen jeweils
einem Vorsprung des Mitnehmerblechs 17 und einem Vorsprung
des Grundkörpers 3 ein Dämpferelement 19 vorgesehen.
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Zur
axialen Sicherung der Riemenscheibenanordnung 1 an dem
Verbraucher ist ein Klemmelement vorgesehen, welches hier rein beispielhaft
als Klemmscheibe 21 ausgebildet ist. Die Klemmscheibe 21 wirkt
mit einem Vorsprung 23 zusammen, der vorzugsweise dreh fest
mit der Welle 13 verbunden, beispielsweise mit dieser verschraubt
ist.
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Bei
Riemenscheibenanordnungen der hier angesprochenen Art ist im Bereich
zwischen der Welle 13 und der Nabe 15 eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung 25 vorgesehen.
Wenn die Welle blockiert, beispielsweise weil der Kompressor festsitzt,
wirkt ein übermäßiges Lastmoment auf
die Welle-Nabeverbindung, welches zu einem Abreißen von Verzahnungselementen
an der Nabe 15 oder an der Welle 13 führt.
Dadurch wird die Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibenanordnung 1 und
der Welle 13 getrennt, sodass sich die Riemenscheibenanordnung 1 weiter
drehen kann, während die Welle 13 stehen bleibt.
Auf diese Weise wird verhindert, dass der Riemen auf einer blockierten
Riemenscheibe weiterläuft und dadurch beschädigt
wird oder sogar reißt.
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Zudem
muss gewährleistet sein, dass sich bei einem Auslösen
der Drehbegrenzungseinrichtung keine Teile des Riemenscheibenverbunds
lösen, sodass ein uneingeschränkter Betrieb des
Motors eines Kraftfahrzeugs für eine weitere Fahrstrecke
von mindestens 1000 km ab dem Auslösen möglich
ist.
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1 macht
noch deutlich, dass im Falle eines Blockierens der Welle 13 die
Riemenscheibenanordnung 1 durch die Anordnung der Lagereinrichtung 7 auf
dem Vorsprung 9 um die Drehachse A weiterdreht, sodass
die Funktionsfähigkeit des hier nicht dargestellten Riemens
zwar weiterhin gegeben ist, die Funktionsfähigkeit des
durch die Welle 13 angetriebenen Verbrauchers jedoch beeinträchtigt
ist. Wenn bei einer Untersuchung festgestellt werden soll, ob die
Funktionsstörung durch das Auslösen der Drehmomentbegren zungseinrichtung 25 hervorgerufen
wird, muss bislang die gesamte Riemenscheibenanordnung 1 von
dem Verbraucher entfernt werden, was mit erheblichem Aufwand verbunden
ist.
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Die
hier vorgeschlagene Riemenscheibenanordnung 1 weist daher
eine Unterlegscheibe 27 auf, die zwischen der Nabe 15 beziehungsweise
zwischen dem Mitnehmerblech 17 und der Klemmscheibe 21 vorgesehen
ist.
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2a zeigt
einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung
zwischen der Nabe 15 und der Welle 13. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern
auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
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In
dem in 2a dargestellten Ausführungsbeispiel
einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung 25 greift die Welle 13 formschlüssig
in die Nabe 15 ein. Während die Nabe 15 innen
vollständig mit beispielsweise 28 Verzahnungselementen
versehen ist, weist die Welle 13 eine reduzierte Zähnezahl,
hier insgesamt beispielsweise acht Zähne auf. Wenn auf die
Welle-Nabe-Verbindung ein übermäßiges
Lastmoment ausgeübt wird, reißen die acht Verzahnungselemente
von der Welle 13 ab, sodass damit eine Drehmomentübertragung
zwischen der Riemenscheibenanordnung 1 und der Welle 13 unterbrochen ist.
Die Riemenscheibenanordnung 1 kann sich dann frei gegenüber
der Welle 13 drehen.
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In 2b ist
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung 25 zwischen
der Nabe 15 und der Welle 13 dargestellt. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern
auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
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In
dem in 2b dargestellten Ausführungsbeispiel
einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung 25 ist die Welle 13 in
Umfangsrichtung vollständig mit 28 Verzahnungselementen
versehen, während die Nabe 15 beispielsweise lediglich
vier Verzahnungselemente aufweist, die formschlüssig in
die Verzahnung der Welle 13 eingreifen. Auch bei diesem
Ausführungsbeispiel reißen die Verzahnungselemente der
Nabe 15 ab, wenn ein übermäßiges
Lastmoment durch eine blockierte Welle 13 auf die Welle-Nabe-Verbindung
ausgeübt wird. Die Anzahl der Zähne kann an das
zu übertragende Drehmoment angepasst werden.
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3 zeigt
eine vergrößerte Stirnseitenansicht eines Teilbereichs
der in 1 gezeigten Riemenscheibenanordnung 1.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf
die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
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In 3 erkennbar
ist die Klemmscheibe 21, die zur axialen Sicherung der
Riemenscheibenanordnung 1 an einem Verbraucher dient und
zu diesem Zweck mit dem mit der Welle 13 verbundenen Vorsprung 23 zusammenwirkt.
Für den Fall, dass die Welle 13 blockiert, sich
also nicht weiterdreht, bleiben somit auch die Klemmscheibe 21 und
der Vorsprung 23 stehen, wodurch eine Relativbewegung zwischen der
Nabe 15 sowie des Mitnehmerblechs 17 einerseits
und der Klemmscheibe 21 sowie der Unterlegscheibe 27 andererseits
resultiert.
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Die
Unterlegscheibe 27 besteht vorzugsweise aus Kunststoff,
insbesondere aus einem kohlefaserverstärkten Thermoplast.
Die Unterlegscheibe 27 dient in dem hier dargestellten
Beispiel auch als Axiallager für die Klemmscheibe 21.
Auf diese Weise wird bei einem Aus lösen der Drehmomentbegrenzungseinrichtung 25 verhindert,
dass die insbesondere aus Metall bestehende Klemmscheibe 21 an dem
Mitnehmerblech 17 schleift und dieses beschädigt.
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Die
Unterlegscheibe 27 weist, wie in 3 dargestellt
ist, vorzugsweise einen größeren Durchmesser auf
als die Klemmscheibe 21. Im Bereich radial außerhalb
der Klemmscheibe 21 ist mindestens eine, hier insgesamt
vier symmetrisch zueinander angeordnete Ausnehmungen 29 in
die Unterlegscheibe 27 eingebracht, die den äußeren
Rand 31 der Unterlegscheibe 27 schneiden. Die
Ausgestaltung der mindestens einen Ausnehmung 29 ist prinzipiell
beliebig, beispielsweise können Nuten oder oval oder kreisförmig
ausgebildete Ausnehmungen 29 in der Unterlegscheibe 27 vorgesehen
sein, die ebenfalls vorzugsweise radial außerhalb der Klemmscheibe 21 angeordnet
sind.
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Die
Funktionsweise der Unterlegscheibe 27 wird im Folgenden
näher beschrieben:
Wenn die in den 1, 2a und 2b dargestellte
Drehbegrenzungseinrichtung 25 auslöst, resultiert
daraus, wie oben bereits erläutert wurde, eine Relativbewegung
zwischen der Nabe 15 und der Klemmscheibe 21 sowie
der Nabe 15 und der Unterlegscheibe 27. Aufgrund
der Relativbewegung zwischen der vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildeten
Unterlegscheibe 27 und dem Mitnehmerblech 17 wird
das Mitnehmerblech 17 in diesem Bereich abgeschliffen,
sodass beispielsweise ein Korrosionsschutz zumindest oberflächlich
abgetragen wird. Die vorteilhafte Ausgestaltung aus Kunststoff verhindert, dass
es darüber hinaus zu einer Beschädigung des Mitnehmerblechs 17 kommt.
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Wenn
das Mitnehmerblech 17 an der Umfangsfläche der
Nabe 15 befestigt ist, kann die Unterlagscheibe 27 auch
auf der Nabe 15 direkt angreifen und diese bereichsweise
abschleifen, also deren Oberfläche oder eine hier vorgesehene
Beschichtung abtragen. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass
das Mitnehmerblech 17 stirnseitig an der Nabe 15 angreift,
und dass die Unterlagscheibe 27 mit dem Mitnehmerblech 17 zusammen
wirkt.
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Der
Bereich des Mitnehmerblechs 17, in dem der Korrosionsschutz
abgetragen wurde, unterscheidet sich dadurch farblich von dem Bereich
radial außerhalb der Unterlegscheibe 27, in dem
der Korrosionsschutz nicht abgetragen wurde. Durch die Ausnehmungen 29 in
der Unterlegscheibe 27 kann eine einfache Sichtkontrolle
durchgeführt werden, da ein farblicher Unterschied im Bereich
der Ausnehmung 29 zu dem radial außerhalb liegenden
Bereich des Mitnehmerblech 17 ohne Weiteres erkannt wird, ohne
dass die Riemenscheibenanordnung 1 aufwändig von
einem Verbraucher entfernt werden muss. Eine farbliche Veränderung
im Bereich der Ausnehmung 29 ist im Übrigen nur
dann erkennbar, wenn eine Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe 27 und
dem Mitnehmerblech 17 stattgefunden hat, was nur dann der
Fall ist, wenn die Drehmomentbegrenzungseinrichtung 25 durch
ein übermäßiges Lastmoment ausgelöst
wurde.
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Die
hier vorgeschlagene, mit mindestens einer Ausnehmung 29 versehene
Unterlegscheibe 27, die vorzugsweise zwischen der Klemmscheibe 21 und
der Nabe 15 beziehungsweise dem Mitnehmerblech 17 angeordnet
ist, ermöglicht somit eine einfache Sichtkontrolle, die
das Auslösen der Drehbegrenzungseinrichtung 25 anzeigt,
ohne dass die Riemenscheibenanordnung 1 von dem Verbraucher
ent fernt werden muss, und ohne dass eine Beschädigung des
Mitnehmerblechs 17 oder von anderen Elementen der Riemenscheibenanordnung 1 resultiert.
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Das
Klemmelement kann, wie hier vorgeschlagen, als Klemmscheibe 21 ausgebildet
sein, denkbar sind jedoch auch andere Ausführungsformen
eines Klemmelements beispielsweise in Form einer Befestigungsschraube
oder dergleichen.
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Entscheidend
ist, dass die Unterlegscheibe 27 eine sichtbare Markierung
auf dem Mitnehmerblech 17 erzeugt, die sich beispielsweise
farblich von dem radial außen liegenden, nicht abgeschliffenen Bereich
des Mitnehmerblechs 17 abhebt. Um eine Verfärbung
zu erzeugen, können jedoch auch geeignete Beschichtungen
oder dergleichen im Bereich der Abriebsfläche zwischen
der Unterlegscheibe 27 und dem Mitnehmerblech 17 vorgesehen
sein. Denkbar ist auch, statt einer farblichen Veränderung
eine sichtbare Änderung der Oberflächenstruktur
durch die Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe 27 und
dem Mitnehmerblech 17 zu erzeugen, die dann ebenfalls durch
die Ausnehmung 29 erkennbar ist.
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Es
kann aber auch vorgesehen sein, die an dem Mitnehmerblech 17 anliegende
Fläche der Unterlegscheibe 27 mit einer speziellen
insbesondere farbigen Beschichtung, einer Struktur oder dergleichen
zu versehen, die bei einer Relativbewegung zwischen der Unterlegscheibe 27 und
dem Mitnehmerblech 17 beispielsweise einen Farbfilm oder
dergleichen auf das Mitnehmerblech 17 überträgt,
der dann wiederum durch die mindestens eine Ausnehmung 29 sichtbar
ist.
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- 1
- Riemenscheibenanordnung
- 3
- Grundkörper
- 5
- Innenring
- 7
- Lagereinrichtung
- 9
- Vorsprung
- 11
- Gehäuse
- 13
- Welle
- 15
- Nabe
- 17
- Mitnehmerblech
- 19
- Dämpferelement
- 21
- Klemmscheibe
- 23
- Vorsprung
- 25
- Drehbegrenzungseinrichtung
- 27
- Unterlegscheibe
- 29
- Ausnehmung
- 31
- Rand
- A
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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