-
Die Erfindung betrifft einen Kompressor für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, welcher eine Kupplung umfasst. Die Kupplung dient dem Abschalten oder Zuschalten einer Verdichtungseinrichtung des Kompressors. Zum Montieren des Kompressors ist eine Kupplungsnabe der Kupplung mit einer Antriebswelle des Kompressors verbindbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines solchen Kompressors.
-
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Aufladen eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeug einen Kompressor vorzusehen. Über eine Magnetkupplung kann eine Verdichtungseinrichtung wie etwa die Drehkolben eines Gebläses des Kompressors abgeschaltet werden, wenn eine Aufladung des Verbrennungsmotors nicht notwendig ist, beispielsweise im Leerlauf des Verbrennungsmotors. Während einer Beschleunigung oder im Volllastbetrieb kann hingegen durch Schließen der Kupplung die Verdichtungseinrichtung des Kompressors zugeschaltet werden.
-
Aus dem Stand der Technik ist es des Weiteren bekannt, zum Verbinden der Kupplungsnabe der Kupplung mit der Antriebswelle des Kompressors eine Presspassung vorzusehen. Dies erschwert jedoch die Montage und die Demontage der Kupplung, da hier jeweils vergleichsweise große Axialkräfte aufgebracht werden müssen.
-
Alternativ zu der Presspassung kann auf Seiten der Antriebswelle und der Kupplungsnabe eine jeweilige Verzahnung vorgesehen sein, wobei ein Spiel zwischen diesen beiden Verzahnungen dafür sorgt, dass die Kupplung leicht montiert und demontiert werden kann. Durch das Spiel treten jedoch im Betrieb des Kompressors unerwünschte Geräusche auf.
-
Die
WO 94/04 801 A2 beschreibt eine Antriebseinheit zum Antreiben eines Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, etwa eines Kühlerlüfters oder eines Kompressors. Die Antriebseinheit umfasst ein Planetengetriebe, das auf einer mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotierenden zentralen Welle gelagert ist. Getriebekomponenten des Planetengetriebes sind über Wälzlager relativ zueinander drehbar gelagert. Zum Ausgleich axialen Spiels sind die Wälzlager zusammen mit Teilen der Getriebekomponenten in einen gemeinsamen Abstützkraftweg zwischen Abstützorganen der zentralen Welle eingespannt.
-
Die
WO 2010/089 030 A2 beschreibt eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit zwei Kolbenpaaren, die jeweils auf einer Kolbenscheibe angebracht sind, in einem ringförmigen Zylinder eines geschlossenen Gehäuses um eine zentrale Achse rotieren und dabei eine Arbeitswelle antreiben. Die Kolben der Kolbenpaare weisen auf jeder Stirnseite jeweils einen Zapfen auf. Die Zapfen bilden mit Dichtelementen und Kolbenringen in der Kolbenscheibe Kammern. Durch eine Feder werden die Dichtelemente eines Kolbens zu Dichtringen der Kolbenscheibe und an die Innenfläche des ringförmigen Zylinders gedrückt. Während ein Kolbenpaar bei der Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches stehenbleibt, wird das zweite Kolbenpaar zusammen mit der Arbeitswelle weitergedreht, und alle Arbeitstakte eines Viertaktmotors werden ausgeführt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kompressor der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Montieren eines solchen Kompressors zu schaffen, bei welchem die Montage und die Demontage der Kupplung einfach und ein vergleichsweise geräuscharmer Betrieb ermöglicht ist.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Kompressor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Kompressor ist die Kupplungsnabe in einen ersten Zustand verbringbar, in welchem die Kupplungsnabe gegenüber einem auf Seiten der Antriebswelle vorgesehenen Gegenstück Spiel aufweist. Zudem umfasst der Kompressor Mittel zum Überführen der Kupplungsnabe in einen zweiten Zustand, in welchem die Kupplungsnabe spielfrei an dem Gegenstück abgestützt ist. Die Kupplung kann daher, ohne dass größere Axialkräfte aufgebracht werden müssten einfach montiert und demontiert werden, wenn sich die Kupplungsnabe in dem ersten Zustand befindet. Anschließend kann durch das Überführen der Kupplungsnabe in den zweiten Zustand eine spielfreie Abstützung der Kupplungsnabe an dem Gegenstück erreicht werden. Dadurch liegt im Betrieb, wenn die Kupplungsnabe in den zweiten Zustand verbracht ist, kein Spiel vor. Mit einem Spiel zwischen Kupplungsnabe und dem Gegenstück einhergehende akustische Beeinträchtigungen sind so vermieden.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist als Gegenstück auf Seiten der Antriebswelle eine Verzahnung vorgesehen, wobei die Kupplungsnabe ein erstes Nabenteil und ein zweites Nabenteil mit einer jeweiligen Verzahnung aufweist. Hierbei erlauben die Mittel ein Verdrehen des ersten Nabenteils relativ zu dem zweiten Nabenteil, um die Kupplungsnabe in den zweiten Zustand zu überführen. Die jeweiligen Verzahnungen der beiden Nabenteile der Kupplungsnabe können dadurch spielfrei mit der Verzahnung der Antriebswelle in Anlage gebracht werden. Zur Montage oder Demontage der Kupplung sind die Nabenteile jedoch relativ zueinander derart verdreht, dass die nabenseitige Verzahnung einfach auf die auf Seiten der Antriebswelle vorgesehene Verzahnung nach Art einer Steckverzahnung aufgeschoben werden kann.
-
Nach dem Aufschieben der Kupplungsnabe auf die Antriebswelle werden die beiden Nabenteile relativ zueinander verdreht, und das zuvor bestehende Spiel wird eliminiert. Eine derartige Kupplungsnabe ist herstellungstechnisch besonders einfach bereitstellbar, und sie ermöglicht das Eliminieren von Spiel auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise.
-
In diesem Zusammenhang sei auf die
US 4 226 095 A1 , die
FR 1 311 970 A , die
DE 34 38 918 A1 oder die
DE 10 2010 033 076 A1 verwiesen, welche Möglichkeiten aufzeigen, zwei Zahnräder relativ zueinander zu verdrehen, welche mit einer eine Außenverzahnung aufweisenden Welle in Eingriff zu bringen sind.
-
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Mittel wenigstens ein Federelement umfassen, dessen Federkraft im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Nabenteile wirkt. Dann kann ein besonders großer Anteil der Federkraft zum Verdrehen der Nabenteile relativ zueinander genutzt werden. Eine Längsachse der Federelemente kann hierbei insbesondere leicht schräg zur Umfangsrichtung der Nabenteile verlaufen, und zwar mit einer Neigung hin zur radialen Richtung der Nabenteile. Dadurch sind die Federelemente besonders gut zugänglich, etwa im Fall eines notwendigen Austauschs.
-
Zusätzlich oder alternativ können die Mittel wenigstens ein Schraubenelement umfassen, dessen Schaft im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Nabenteile weist. So kann durch Anziehen der Schraubenelemente ein Verdrehen der Nabenteile relativ zueinander in die Umfangsrichtung bewirkt werden, welches mit einer spielfreien Verzahnung der Kupplungsnabe und der Verzahnung der Antriebswelle miteinander einhergeht. Mittels derartiger Schraubenelemente lässt sich die Kraft, mit welcher die Nabenteile relativ zueinander verdreht sind, besonders gut dosieren.
-
Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Mehrzahl von Federelementen und/oder Schraubenelementen vorgesehen ist, sind diese bevorzugt in die Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in der Kupplungsnabe angeordnet. Dadurch lässt sich die von den Federelementen oder Schraubenelementen aufgebrachte Kraft besonders gleichmäßig verteilen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist zumindest eines der beiden Nabenteile ein Druckstück auf, welches durch die beim Drehen der Kupplungsnabe wirkende Fliehkraft in radialer Richtung bewegbar ist. Hierbei ist mittels des Druckstücks eine zum Verdrehen der Nabenteile gegenüber einander ausgebildetes Hebelelement mit Druck beaufschlagbar. Bei einem solchen Verspannen der beiden Nabenteile gegenüber einander mittels der Fliehkraft stellt sich der spielfreie Zustand automatisch im Betrieb des Kompressors ein.
-
Bei unbewegter Kupplungsnabe kann diese daher besonders einfach von der Antriebswelle abgezogen bzw. auf die Antriebswelle montiert werden. Es brauchen somit in vorteilhafter Weise keine Vorkehrungen getroffen zu werden, dass die Nabenteile sich nicht bereits vor der Montage gegenüber einander verdrehen und so die Montage erschweren.
-
Zusätzlich, bevorzugt jedoch alternativ zu der Verzahnung kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Gegenstück auf Seiten der Antriebswelle eine mit der Antriebswelle drehfest verbundene Kompressornabe vorgesehen sein. Hierbei weist die Kupplungsnabe wenigstens ein Mitnehmerelement auf, welches mittels eines Federelements mit einem an der Kompressornabe ausgebildeten Anschlag in Anlage bringbar ist. Bei einer solchen Ausgestaltung des Kompressors sorgt das Federelement dafür, dass im Betrieb kein Spiel auftritt, welches beim Betrieb des Kompressors zu einer unerwünschten Geräuschbelästigung führen könnte. Zugleich sorgt das wenigstens eine Federelement dafür, dass das Mitnehmerelement nicht von dem Anschlag abheben kann.
-
Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn im ersten Zustand der Kupplungsnabe ein Schenkel des Federelements an einem weiteren Anschlag der Kompressornabe abgestützt ist. Dann stört das Federelement nicht das In-Eingriff-Bringen der Kupplungsnabe mit der Kompressornabe. Zugleich weist das an dem weiteren Anschlag abgestützte Federelement eine vergleichsweise große Vorspannung auf, welche anschließend zum Andrücken des Mitnehmerelements an den mit diesem korrespondierenden Anschlag genutzt werden kann.
-
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an der Kupplungsnabe ein Schieber angeordnet ist, mittels welchem der Schenkel des Federelements zum Herbeiführen des zweiten Zustands der Kupplungsnabe von dem weiteren Anschlag weg bewegbar ist. Dann führt das Montieren der Kupplungsnabe an die Kompressornabe zugleich zu einem Verspannen der beiden Naben gegenüber einander.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Montieren eines Kompressors für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs wird eine Kupplungsnabe einer Kupplung, welche zum Abschalten oder Zuschalten einer Verdichtungseinrichtung des Kompressors ausgebildet ist, mit einer Antriebswelle des Kompressors verbunden. Hierbei wird beim Montieren der Kupplung die Kupplungsnabe zunächst in einen ersten Zustand verbracht, in welchem die Kupplungsnabe gegenüber einem auf Seiten der Antriebswelle vorgesehenen Gegenstück Spiel aufweist. Der Kompressor umfasst Mittel, mittels welchen die Kupplungsnabe anschließend in einen zweiten Zustand überführt wird, in welchem die Kupplungsnabe spielfrei an dem Gegenstück abgestützt wird. So kann die Kupplungsnabe mit Spiel und somit besonders einfach in die axiale Richtung montiert und demontiert werden. Im Betrieb des Kompressors ist das Spiel dann eliminiert, so das der Kompressor vergleichsweise geräuscharm betrieben werden kann.
-
Die für den erfindungsgemäßen Kompressor beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
-
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 einen Kompressor für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor, wobei eine Kupplung des Kompressors von einer Antriebswelle des Kompressors demontiert gezeigt ist;
-
2 die Kupplung gemäß 1 in einer vergrößerten Schnittansicht, aus welcher ersichtlich ist, dass eine Kupplungsnabe der Kupplung zwei gegeneinander verdrehbare Nabenteile aufweist;
-
3 in einer weiteren Schnittansicht die Kupplungsnabe gemäß 2, wobei Federn zum Verdrehen der beiden Nabenteile gegenüber einander gezeigt sind;
-
4 eine Variante des Kompressors, bei welcher eine Kupplungsnabe der Kupplung gegenüber einer Kompressornabe mittels der Kraft einer Schenkelfeder verdrehbar ist, während der Montage;
-
5 die Kompressornabe und die Kupplungsnabe des Kompressors gemäß 4 im montierten Zustand; und
-
6 einen Schnitt durch den Kompressor der in 4 und 5 gezeigten Variante mit an die Antriebswelle montierter Kupplung.
-
Ein in 1 ausschnittsweise gezeigter Kompressor 10 für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Kupplung 12, deren Riemenscheibe 14 mittels des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Wenn der Kompressor 10 nicht zur Aufladung des Verbrennungsmotors benötigt wird, so wird die Kupplung 12 betätigt und entsprechend eine Antriebswelle 16 des Kompressors 10 nicht angetrieben. Die Antriebswelle 16 weist bei dem in 1 gezeigten Kompressor 10 eine Außenverzahnung 17 auf.
-
Eine ebenfalls eine Verzahnung aufweisende Kupplungsnabe 18 der Kupplung 12 kann auf diese Antriebswelle 16 aufgesteckt werden. Bei einer solchen Steckverzahnung ist es wünschenswert, dass beim Montieren und Demontieren der Kupplung 12 ein gewisses Spiel zwischen den Verzahnungen der Antriebswelle 16 und der Kupplungsnabe 18 besteht, so dass in axialer Richtung beim Montieren oder Demontieren keine größeren Kräfte aufgebracht zu werden brauchen. Wenn die Antriebswelle 16 des Kompressors 10 jedoch angetrieben wird, kann ein Spiel stören, da dies zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen kann.
-
Vorliegend kann die Kupplungsnabe 18 daher während der Montage in einen Zustand überführt werden, in welchem sie ohne größere Axialkraft auf die Antriebswelle 16 aufgesteckt werden kann. Hierfür weist bei dem Kompressor 10 gemäß 1 die Kupplungsnabe 18 zwei im Wesentlichen scheibenförmige Nabenteile 20, 22 auf, welche in Umfangsrichtung relativ zueinander verdreht werden können.
-
In dem in 2 gezeigten Zustand der Kupplungsnabe 18 sind die beiden Nabenteile 20, 22, welche innenumfangsseitig eine jeweilige und gleichartige Verzahnung 24 aufweisen, so ausgerichtet, dass die einzelnen Zähne der jeweiligen Verzahnungen 24 der beiden Nabenteile 20, 22 miteinander fluchten. Entsprechend kann bei dieser Ausrichtung der Nabenteile 20, 22 die Kupplungsnabe 18 leicht auf die gezahnte Antriebswelle 16 aufgeschoben werden.
-
Anschließend werden die beiden Nabenteile 20, 22 relativ zueinander verdreht, so dass das Spiel aus der Steckverzahnung eliminiert wird. Das Verdrehen der beiden Nabenteile 20, 22 relativ zueinander kann auf verschiedene Art und Weise bewerkstelligt werden.
-
Aus 3 ist eine erste Möglichkeit ersichtlich, gemäß welcher die beiden Nabenteile 20, 22 relativ zueinander mit Hilfe von Federn 26 verspannt werden können. Die jeweilige Federkraft der Federn 26 wirkt hierbei in Umfangsrichtung der Nabenteile 20, 22. Die Federn 26 sind durch Schrauben 28 gesichert, deren Schäfte mit einer Längsachse der Federn 26 fluchten. Durch Anziehen der Schrauben 28 kann die Kraft verändert werden, welche die Federn 26 zum Verdrehen der Nabenteile 20, 22 relativ zueinander ausüben. Vorliegend sind beispielhaft drei Federn 26 gezeigt, welche über den Umfang der Nabenteile 20, 22 äquidistant verteilt angeordnet sind.
-
In der in 2 gezeigten Position der Nabenteile 20, 22, in welcher deren Verzahnungen 24 Spiel gegenüber der Außenverzahnung 17 der Antriebswelle 16 aufweisen, kann ein (nicht gezeigter) Stift oder dergleichen Sicherungseinrichtung dafür sorgen, dass die Nabenteile 20, 22 nicht bereits vor dem Montieren der Kupplungsnabe 18 auf die Antriebswelle 16 gegenüber einander verspannt werden. Wird dann bei auf die Antriebswelle 16 aufgesteckter Kupplungsnabe 18 der Stift entfernt, so drücken die Federn 26 die Nabenteile 20, 22 in einander entgegengesetzte Drehrichtungen. Folglich gelangen jeweils einander gegenüberliegende Zahnflanken der Zähne der Verzahnungen 24 in Anlage mit den Zähnen auf Seiten der Außenverzahnung 17 der Antriebswelle 16.
-
Bei einer alternativen (nicht gezeigten) Kupplung 12, welche die beide Nabenteile 20, 22 aufweist, können lediglich die Schrauben 28 vorgesehen sein, welche dann einen längeren Schaft aufweisen als dies beim Vorsehen der Federn 26 der Fall ist. Dann kann durch Anziehen der Schrauben 28 das Verspannen der beiden Nabenteile 20, 22 gegenüber einander bewerkstelligt werden.
-
Alternativ kann die Verspannung durch die Fliehkraft im Betrieb der Kupplung 12 realisiert werden. Dies hat den Vorteil, dass bei stillstehender Kupplungsnabe 18, welche die beiden Nabenteile 20, 22 aufweist, eine problemlose Demontage möglich ist. Zum Ausnutzen der Fliehkraft kann zumindest eines der beiden Nabenteile 20, 22 ein Druckstück aufweisen, welches durch die Fliehkraft in radialer Richtung bewegt wird. Dieses Druckstück kann dann beispielsweise auf einen Hebel drücken, welcher das Verdrehen der beiden Nabenteile 20, 22 relativ zueinander bewirkt.
-
Die 4 zeigt Komponenten einer Variante des Kompressors 10, bei welcher eine Kupplungsnabe 30 der Kupplung 12 keine Innenverzahnung aufweist. Vielmehr wird hier die Kupplungsnabe 30 über Mitnehmer 32 mit einer Kompressornabe 34 in Eingriff gebracht. Dabei ist die Kompressornabe 34 drehfest mit der Antriebswelle 16 verbunden. Eine Schenkelfeder 36, deren Windungen um die Antriebswelle 16 umlaufen, sorgt für das Verspannen der Kupplungsnabe 30 mit der Kompressornabe 34.
-
Hierfür ist ein radial abstehender Schenkel 38 der Schenkelfeder 36 in einer Aufnahme angeordnet, welche in einem Anschlag 40 der Kompressornabe 34 ausgebildet ist. Im miteinander verspannten Zustand der Kupplungsnabe 30 und der Kompressornabe 34 (vgl. 5) ist einer der Mitnehmer 32 an diesem Anschlag 40 abgestützt, wobei die Kraft der Schenkelfeder 36 den Mitnehmer 32 gegen diesen Anschlag 40 drückt.
-
4 zeigt jedoch den Zustand der Schenkelfeder 36 während der Montage. Hierbei ist ein zweiter Schenkel 42 der Schenkelfeder 36, welcher sich ebenso wie der erste Schenkel 38 in radialer Richtung erstreckt, an einem weiteren Anschlag 44 der Kompressornabe 34 abgestützt. In diesem Zustand weist die Schenkelfeder 36 eine größere Vorspannung als im in der 5 gezeigten Zustand, in welchem die Kupplungsnabe 30 mit der Kompressornabe 34 so verspannt ist, dass die Mitnehmer 32 nicht von den ihnen zugeordneten Anschlägen 40 abheben können.
-
Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, weist die Kupplungsnabe 30 einen Bolzen 46 auf, welcher sich in axialer Richtung erstreckt. An diesem Bolzen 46 ist ein Schulterbereich 48 angeformt, welcher als Schieber wirkt, wenn die Kupplungsnabe 30 in axialer Richtung aufgeschoben wird. Dieser Schulterbereich 48 schiebt den zweiten Schenkel 42 der Schenkelfeder 36 in axialer Richtung von dem Anschlag 44. Folglich wirkt nun die Kraft der Schenkelfeder 36 auf den Bolzen 46 der Kupplungsnabe 30 anstatt auf den Anschlag 44 der Kompressornabe 34. Dadurch werden die Mitnehmer 32 gegen die diesen zugeordneten Anschläge 40 auf Seiten der Kupplungsnabe 34 gedrückt. So ist eine spielfreie Verspannung der Kupplungsnabe 30 mit der Kompressornabe 34 erreicht.
-
6 zeigt den Kompressor 10 in der in 4 und 5 gezeigten Variante ausschnittsweise und in einer Schnittansicht, wobei die Kupplungsnabe 30 mit der Kompressornabe 34 aufgrund der Federkraft der Schenkelfeder 36 spielfrei verspannt ist.
