-
Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung für eine elektrische Rotationsmaschine und eine elektrische Rotationsmaschine aufweisend eine solche Riemenscheibenanordnung.
-
Technologischer Hintergrund
-
In bekannter Weise weisen elektrische Rotationsmaschinen für Kraftfahrzeuge eine Riemenscheibe auf. Diese Riemenscheibe ist mit einem Riemen verbunden, der wiederum mit einer Welle des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
-
In
1 ist ein mehrphasiger Generator gezeigt, der mit einer Riemenscheibe gemäß dem vorgenannten Stand der Technik ausgestattet ist. Dieser Generator ist für ein Kraftfahrzeug bestimmt und besteht hauptsächlich aus einem Gehäuse
12 aus zwei Teilen
15,
17, die mit der Masse des Kraftfahrzeugs verbunden sind und innen zwei Hauptkomponenten tragen, nämlich einen Stator
14 und einen Rotor 16, wie z.B. im Dokument
EP B 0 515 259 beschrieben ist, auf welches näher eingegangen wird. Die Teile
15,
17 umfassen daher Halterungen für ihre Befestigung an einem festen Teil des Fahrzeugs.
-
Der Stator 14 umgibt den Rotor 16, der drehfest mit einer Rotorwelle 18 verbunden ist, an deren hinterem Ende zwei Schleifringe 20 befestigt sind, während eine Riemenscheibe 30 drehfest mit dem vorderen Ende der Welle 18 verbunden ist. Diese Riemenscheibe, hier gerillt, ist zur Aufnahme eines Riemens komplementärer Form vorgesehen, der Teil einer Bewegungsübertragungseinrichtung ist, die vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben wird.
-
Der Stator 14 ist aus einem Körper 22 gebildet, der hier hauptsächlich aus einem axialen Stapel von Querblechen aus Weicheisen besteht.
-
Die ringförmige Innenseite des Körpers
22 hat axiale Nuten, die sich radial nach außen erstrecken und axiale Drähte elektrischer Wicklungen
32 aufnehmen. Die Nuten sind nach innen offen, wie z.B. in Dokument
FR A 2 603 429 zu sehen ist.
-
Jede elektrische Wicklung 32 ist z.B. aus Spulen eines elektrisch leitenden Elements gebildet, in diesem Fall eines Kupferdrahtes, der mit mindestens einer Schicht aus elektrisch isolierendem Material beschichtet ist, z.B. einem zweischichtigen Polyester, eine vom Typ Polyimid, die andere vom Typ Polyamidimid.
-
Die axialen Drähte werden durch Querverbindungsdrähte verlängert, die auf beiden Seiten des Körpers 22 des Stators 14 vorstehende Wickelköpfe (nicht referenziert) bilden, wie in 1 dargestellt ist.
-
Alternativ werden Leiter in Form von Balken wie z.B. Stäben, mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt verwendet, die in den axialen Nuten des Stators
14 angeordnet sind, wie in Dokument
WO-92/06527 beschrieben ist. Alternativ werden vier elektrisch leitende Elemente radial in einer Nut übereinander angeordnet, wie in der am 05.04.2001 hinterlegten Anmeldung
FR 01 04770 beschrieben ist.
-
Der Rotor 16 ist hier ein Klauenrotor, der mit einer zylindrischen elektrischen Erregerwicklung 62 versehen ist, die zwischen zwei Metallplatten 64 und 66 angeordnet ist, welche an ihrem Außenumfang Klauen umfassen, die sich axial in Richtung der anderen Platte 66 und 64 erstrecken. Die Enden der Wicklung 62 sind mit den Ringen 20 in bekannter Weise durch Drahtverbindungen verbunden. Die Platten 66, 64 sind hier an ihrem Innenumfang um einen zylindrischen Teil verlängert, um die Wicklung 62 zu tragen. Alternativ wird ein zylindrischer Kern auf der Welle 18 angeordnet und zwischen die beiden Platten gesteckt, um die Wicklung 62 zu tragen.
-
Jede Klauenplatten-Anordnung besteht aus einem Polrad, hier aus magnetischem Stahl. Jedes Polrad ist auf der Welle dank gerändelter Abschnitte dieser Welle
18 befestigt. Die Klauen sind winklig von einem Rad zum anderen derart versetzt, dass eine Klaue der Platte 64 zwischen zwei benachbarten Klauen der Platte
66 angeordnet ist, und umgekehrt. Für weitere Einzelheiten wird auf das Dokument
EP-B-0515259 verwiesen, das auch die anderen Beschaffenheiten des Generators offenbart. Der Generator ist somit hier mit innerer Belüftung, wobei jede Platte
64,
66 einen entsprechenden Lüfter
102,
104 benachbart zum betreffenden Gehäuseteil
15, 17 trägt.
-
Jedes Teil 15, 17 des Gehäuses 12 ist zur Luftzirkulation perforiert und trägt mittig ein Kugellager 26, 28 zur drehbaren Lagerung des entsprechenden vorderen und hinteren Endes der Welle 18. Somit wird eines dieser Teile als vorderes Lager 15 (dasjenige benachbart zur Riemenscheibe 30) und das andere als hinteres Lager 17 bezeichnet.
-
Das hintere Lager 17 trägt eine Gleichrichteranordnung 23 für den vom Stator erzeugten Wechselstrom und einen Bürstenhalter 25, dessen Bürsten mit den Schleifringen 20 zusammenwirken.
-
Es ist des Weiteren eine Schutzhaube
27 vorgesehen, die mit dem hinteren Lager
17 fest verbunden ist, und die einerseits den Bürstenhalter
25, welcher in bekannter Weise mit einer Regelungsvorrichtung zur Regelung von Strom und Spannung der Wicklung
62 verbunden ist, und andererseits die Gleichrichteranordnung
23, die hier mit Dioden versehen ist, abdeckt, wie in
1 zu sehen ist. Die Gleichrichteranordnung
23 umfasst das hintere Lager
17, das die so genannten negativen Dioden trägt, einen positiven metallischen Kühlkörper, der die so genannten positiven Dioden trägt, und einen Verbinder, der zwischen dem hinteren Lager und dem positiven Kühlkörper angeordnet ist, um insbesondere die Dioden anzuschließen, wie in Dokument
FR A 2 734 425 beschrieben ist, auf das für weitere Einzelheiten verwiesen wird.
-
Das vordere 15 und hintere Lager 17 sind aus Metall, in diesem Fall auf Basis von Aluminium, und haben eine hohle Form, die durch einen das betreffende Kugellager 26, 28 tragenden Querflansch und durch eine axial orientierte Außenwandung begrenzt wird, wobei hier eines von ihnen innenseitig dabei unterstützt, den Blechstapel des Statorkörpers Dank der Schraube 29 gegen einen Ring gestützt zu halten, der zu einem ringförmigen Abstandshalter (nicht referenziert) mit einer Abstützkante am Lager 15 gehört, um den Körper 22 zwischen dem Ring und der vorgenannten Schulter zu befestigen. Alternativ hat das Lager 17 ebenfalls eine Schulter derart, dass der Körper 22 zwischen den beiden Schultern der Lager 15, 17 befestigt ist.
-
Die Flansche und Wandungen haben in bekannter Weise Öffnungen zur Luftzirkulation. Somit haben die Wandungen Öffnungen gegenüber den axialen Enden der Wicklungen
32, Wickelkopf genannt, die in Bezug zum Körper
22 des Stators
14 axial hervorstehen, während die Flansche Öffnungen gegenüber den Flügeln der Lüfter
102,
104 haben. Diese Lager sind mit Hilfe von Schrauben oder Zugstangen fest verbunden, wie z.B. in
1 des vorgenannten Dokuments
EP B 0515259 zu sehen ist. Alternativ ist ein einziger Lüfter außen auf Höhe der Riemenscheibe installiert. Alternativ sind die Lager
15,
17 innen mit Kanälen zur Zirkulation einer Kühlflüssigkeit ausgestattet, wie z.B. dem Kühlmittel des Motors des Kraftfahrzeugs.
-
Die Riemenscheibe 30 ist innen hohl zur Aufnahme des vorderen, mit einem Gewinde versehenen Endes 40 der Welle 18, einer Mutter 41 und einer Unterlegscheibe 42, die zwischen dem Querboden 43 der Riemenscheibe 18 und der Mutter 41 einliegt, die auf das mit dem Gewinde versehene Ende 40 geschraubt ist. Der Boden 43 ist mittig gelocht, ebenso wie ein erster ringförmiger Abstandshalter 44 und ein zweiter ringförmiger Abstandshalter 45, für den Durchgang der Welle 18. Der Innenring 50 des Kugellagers 26 ist fest auf einen glatten zylindrischen Lagersitz 70 der Welle 18 geklemmt; die Abstandshalter 44, 45 sind auf beiden Seiten dieses Rings 50 montiert. Der Außenring 51 des Lagers 26 ist in einer häuslichen Aufnahme am Innenumfang des Querflansches 19 des vorderen Lagers 15 montiert, d.h. mittig im vorderen Lager 15.
-
Die Aufnahme ist durch einen ringförmigen Lagersitz 52 mit axialer Ausrichtung begrenzt, die radial nach Innen durch eine Querwand erweitert ist, die den ersten Abstandhalter 44 mit wenig Spiel umgibt. Die Vorderseite des Ringes 51 liegt am Außenumfang des Abschnitts 53 an, während die Rückseite des Ringes 51 mit einer Scheibe 55 in Kontakt steht, die durch Schrauben am Flansch 19 oberhalb des Lagersitzes 52, den Außenumfang des Außenringes 51 kontaktierend befestigt ist. Der Ring 51 ist somit zwischen der Scheibe und der Wand 53 geklemmt. Der erste ringförmige Abstandshalter 44 ist axial zwischen dem Boden 43 der Riemenscheibe 30 und dem Innenring 50 des Kugellagers 26 eingebracht.
-
In bekannter Weise haben die Ringe 50, 51 Spuren für die Kugeln 54, radial zwischen den Ringen 50, 51 liegen.
-
Das Lager 26 ist vorteilhafterweise konventionell mit Hilfe von Fett geschmiert, und an jedem axialen Ende des Lagers sind mit dem Außenring 51 verbundene Dichtungen vorgesehen, um das Austreten von Fett zu verhindern, so dass das Lager 26 abgedichtet ist.
-
Um die Kugeln 54 festzuhalten, ist ein Käfig vorgesehen. Die Dichtungen (nicht referenziert) des Lagers 26 sind durch Linien dargestellt. Diese Dichtungen sind gegenüber den axialen Enden des Lagers 26 zurückgesetzt.
-
Die Dichtungen sind mit dem Außenring 51 des Lagers verbunden und stehen in Kontakt mit dem Außenumfang des Innenrings 50.
-
Der erste Abstandshalter 44 ist rohrförmig mit einem quer orientierten Ringflansch am vorderen Ende, um den Boden 43 zu kontaktieren. In der Variante ist der erste Abstandshalter einteilig mit dem Boden 43, somit dicker. Der zweite Abstandshalter 45 ist rohrförmig und axial zwischen den Innenring 50 des Lagers 26 und der Platte 64 des benachbarten Polrades eingesetzt. Welle 18 ist auf Höhe der Rückseite der Platte 66 des anderen Polrades abgestützt.
-
Durch Festziehen der Mutter 41, die auf der Unterlegscheibe 42 aufliegt, erfolgt mittels der Abstandshalter 44, 45 eine axiale Fixierung der Riemenscheibe 43, des Rings 50 und der Platten 64, 66, die dank der Rändelungen der Welle 18 drehfest sind, welche härter ist, als die Platten 64, 66, um beim kraftschlüssigen Einpressen der Welle 18 in die zentralen Bohrungen der Platten 66, 64 Furchen zu schneiden.
-
Die Riemenscheibe 30 ist somit Dank dem realisierten Festziehen drehfest mit der Welle 18. Der Ring 50 ist ebenfalls drehfest mit der Welle 18 verbunden, da er kraftschlüssig auf diese gepresst ist.
-
Diese Pressverbindung ist fester als die Pressverbindung des Außenrings 51 im Sitz 52.
-
In der 2 ist eine Riemenscheibe 111 vom Entkopplertyp nach dem Stand der Technik gezeigt. Sie weist eine Hohlwelle 112 ausgestattet mit einer Achse X auf. Die Hohlwelle 112 weist ein linkes axiales Ende 114 und ein rechtes axiales Ende 1 15 auf, wobei die beiden axialen Enden durch einen sich radial nach außen erstreckenden Bund 113 getrennt sind. Das rechte axiale Ende 115 ist mit einer abnehmbaren Schutzhaube 117 abgedeckt.
-
Das Innere der Hohlwelle 112 ist durch mehrere Bohrungen mit der Achse X gebildet. Sie besteht somit aus einer ersten Bohrung 118, die sich zum linken axialen Ende 114 öffnet, einer zweiten Bohrung 119, die das linke axiale Ende und das rechte axiale Ende überspannt, einer dritten Bohrung 120 am rechten axialen Ende 121 und schließlich einer vierten Bohrung, die sich zum rechten axialen Ende öffnet. Die Durchmesser dieser vier Bohrungen sind so gewählt, dass der Durchmesser der zweiten Bohrung kleiner ist als der Durchmesser der ersten, dritten und vierten Bohrung. Beispielsweise ist der Durchmesser der ersten und dritten Bohrung etwa gleich groß. Beispielsweise ist der Durchmesser der vierten Bohrung größer als die Durchmesser der ersten und dritten Bohrung.
-
Die Hohlwelle 112 ist eingerichtet, eine Welle einer elektrischen Rotationsmaschine aufzunehmen, die in ihr linkes axiales Ende 114 eingeführt worden ist. Die Welle der elektrischen Rotationsmaschine ist somit drehfest mit der Hohlwelle, z.B. durch Aufschrauben der Hohlwelle auf die Welle der elektrischen Rotationsmaschine.
-
Beispielsweise wird das Aufschrauben der Hohlwelle 112 mit Hilfe eines Gewindes in der Bohrung 119 bewirkt, wobei das Gewinde mit der Welle der elektrischen Rotationsmaschine zusammenwirkt. Zum Beispiel ist die Riemenscheibenanordnung mit Hilfe eines Werkzeugs (nicht abgebildet) verschraubt, das in das Innere der Bohrung 121 eingeführt wird. Dazu ist die Bohrung 121 mit Nuten 116 versehen. Bei diesem Einschrauben wird die Schutzkappe 117 entfernt.
-
Die Riemenscheibenanordnung 112 weist ferner zwei Kugellager 122 und 123, auf die entsprechend am linken axialen Ende 114 und am rechten axialen Ende 115 der Hohlwelle 112 montiert sind.
-
Die Riemenscheibenanordnung 112 weist eine Riemenscheibe 130 auf, die beispielsweise ein flaches Profil wie dargestellt oder beispielsweise ein an einen Keilrippenriemen angepasstes Profil hat. Die Riemenscheibe ist auf die beiden Kugellager 122 und 123 montiert. Somit ist die Riemenscheibe um die Hohlwelle 112 drehbar montiert.
-
Das Lager 122 weist einerseits einen Innenring, der drehfest mit der Hohlwelle 112 verbunden ist, und andererseits einen Außenring auf, der drehfest mit der Riemenscheibe 130 verbundenen ist. In gleicher Weise weist das Lager 123 einerseits einen Innenring, der drehfest mit der Hohlwelle 112 verbunden ist, und andererseits einen Außenring auf, der drehfest mit der Riemenscheibe 130 verbunden ist. Bei jedem der Lager 122 und 123 dreht der Außenring auf einer Vielzahl von Elementen, z.B. Kugeln, um den Innenring.
-
Die Riemenscheibe 130 ist auf den Außenring der Lager 122 und 123 kraftschlüssig aufgepresst. Es kann vorgesehen werden, dass seine Innenfläche für dieses Aufpressen ausreichend verformbar oder weich ist. Seine Oberfläche ist vorzugsweise ebenso ausreichend hart, um die Reibung der Feder zu unterstützen. Der Bereich der Innenfläche der Riemenscheibe, in dem die Reibung durch Kontakt entsteht, kann somit Gegenstand einer speziellen Behandlung sein, um ihre Härte zu erhöhen.
-
Die Riemenscheibenanordnung 111 weist ferner zwei Muttern 124 und 125 auf, die entsprechend auf das linke axiale Ende 114 und das rechte axiale Ende 115 der Hohlwelle 112 geschraubt sind. Hierzu weisen das linke axiale Ende 114 und das rechte axiale Ende 115 der Hohlwelle jeweils ein Gewinde oder Innengewinde 132 oder 133 an ihrer Außenfläche auf.
-
Um außerdem die Kupplungs- bzw. Entkupplungsfunktion zu gewährleisten, weist die Riemenscheibenanordnung ferner Federn 126 und 127 auf, die entsprechend auf den Muttern 124 und 125 montiert sind. Die beiden Federn 126 und 127 ermöglichen durch Kontakt mit der Riemenscheibe 130 einerseits und mit den Muttern 124 und 125 andererseits, dass die Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe 130 und der Welle 112 erfolgt.
-
Gleichwohl kann die Lebensdauer dieser Riemenscheibenanordnung verbessert werden. Im Ergebnis üben die Federn, während sie der Achse X folgend arbeiten, eine Axialkraft auf die Lager 122 und 123 aus. So übt die zwischen dem Bund 113 und dem Lager 122 gestauchte Feder 126 eine Kraft nach links auf den Außenring des Lagers 122 aus. In gleicher Weise übt die zwischen Bund 113 und Lager 123 gestauchte Feder 127 eine Kraft nach rechts auf den Außenring des Lagers 123 aus. Diese Kräfte sind schädlich, da sie beispielsweise eine Zerstörung des Lagers durch Verschiebung des Außenrings des Lagers relativ zum anderen Ring oder außerdem den Auswurf des Lagers verursachen können.
-
Es besteht daher das Bedürfnis an einer Riemenscheibenanordnung, die eine längere Lebensdauer hat.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Die Erfindung hat zur Aufgabe, diesem Bedürfnis gerecht werden und mindestens eines der oben genannten Nachteile zu überwinden.
-
Erfindungsgemäß ist eine Riemenscheibenanordnung vorgesehen, aufweisend eine Hohlwelle, die mit einer Achse versehen ist, wobei die Hohlwelle ausgebildet ist, auf einer Welle einer elektrischen Rotationsmaschine angeordnet zu werden, wobei die Hohlwelle zumindest ein Gewinde oder ein Innengewinde, und einen sich radial nach außen erstreckenden Bund aufweist, wobei die besagte Riemenscheibenanordnung ferner umfasst:
- - eine Mutter, die mittels des besagten zumindest einen Gewindes oder Innengewindes auf die Hohlwelle geschraubt ist,
- - eine Feder, die um einen Teil der Mutter herum angeordnet ist,
- - zumindest ein Kugellager, das fest auf der Hohlwelle angeordnet ist,
- - eine Riemenscheibe, die fest auf dem besagten zumindest einen Kugellager, um die Feder, die Mutter und die Hohlwelle herum angeordnet ist,
-
Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung weist die Mutter eine radiale Schulter auf, die zwischen der Feder und dem Kugellager angeordnet ist, wobei die Feder axial zwischen dem Bund und der radialen Schulter gehalten ist.
-
Dank der radialen Schulter wirkt die Feder, während sie axial arbeitet, nicht auf das Kugellager, sondern auf die Mutter, die auf die Hohlwelle geschraubt ist. Man vermeidet dadurch die Gefahr des Auswerfens des Kugellagers oder der Zerstörung des Kugellagers infolge Verschieben des Außenrings relativ zum Innenring.
-
Wenn die Federn mit der Innenfläche der Riemenscheibe in Kontakt treten, können sie diese einkerben. Dieses Phänomen ist umso deutlicher, wenn die Innenfläche der Riemenscheibe ausreichend duktil oder weich sein kann, um durch Einpressen den Außenring beider Lager aufzunehmen. Um dieses Phänomen zu vermeiden, kann man die Innenfläche der Riemenscheibe behandeln. Es ist auch möglich, ein Zwischenstück, z.B. eine Feder oder einen Ring, auf der Innenfläche der Riemenscheibe anzubringen oder zu kleben.
-
Die Anordnung kann des Weiteren auch ein Zwischenstück gegen die Innenumfangsfläche der Riemenscheibe umfassen, gemäß einem Aspekt der Ausführungsvariante eine Feder, und fest mit der Riemenscheibe verbunden sein, um übermäßigen Verschleiß der Innenfläche der festen Riemenscheibe zu vermeiden. Tatsächlich ist das Zwischenstück aus einem härteren Material als das der Riemenscheibe, was angepasste Eigenschaften für die Bearbeitung erfordert.
-
Gleichwohl erlaubt es die Schulter, mit diesem allgemeinen Merkmal, die Feder zwischen dem Kragen und der radialen Schulter liegend, den Bereich zu definieren, in dem die Feder mit der Innenfläche der Riemenscheibe in Kontakt kommt. So definiert, ist es nicht mehr notwendig, eine Behandlung durchzuführen oder das Zwischenstück auf dem restlichen Teil der Innenfläche der Riemenscheibe vorzusehen.
-
Gemäß weiterer Merkmale, für sich genommen oder in Kombination:
- - umfasst die Riemenscheibenanordnung seitlich des Bundes, der besagten Mutter axial gegenüberliegend, eine zweite Mutter, ein zweites Kugellager und eine zweite Feder, wobei die zweite Mutter mittels des besagten zumindest einen Gewindes oder Innengewindes auf die Hohlwelle geschraubt ist, die zweite Feder um einen Teil der zweiten Mutter herum angeordnet ist, das zweite Kugellager fest auf der Hohlwelle angeordnet ist, und die zweite Mutter eine radiale Schulter aufweist, die zwischen der zweiten Feder und dem zweiten Kugellager angeordnet ist, wobei die zweite Feder axial zwischen dem Bund und der radialen Schulter der zweiten Mutter gehalten ist. Man erhält dadurch dieselben Vorteile bezüglich der Lebensdauer der Lager für eine Riemenscheibenanordnung, die zwei Kugellager und zwei Federn aufweist und somit höheren radialen Belastungen widersteht und eine bessere Koaxialität der Riemenscheibe zur Welle der elektrischen Rotationsmaschine ermöglicht.
- - umfasst die Riemenscheibenanordnung auf Höhe des Bundes eine Nut zur Aufnahme des Endes der Feder. Dies ermöglicht die reproduzierbare Anordnung der Feder unter allen hergestellten Teilen. Andererseits erlaubt dies die Halterung der Feder.
- - ist die Mutter fest gegen den Bund geschraubt, und das Ende der Feder liegt in der Nut zwischen dem Bund und der Mutter. Dies erlaubt die Sicherung des Federendes zwischen dem Bund und der Mutter.
- - bildet die Mutter einen axialen Anschlag für die Feder. Dies ermöglicht ein vollständiges axiales Halten des Federendes in dem Sinne, dass das Ende in den beiden möglichen Richtungen entlang der Achse X und durch die Mutter und den Bund axial verriegelt ist.
- - ist die Nut zur Aufnahme des Endes der Feder zwischen dem Bund und der Mutter ausgebildet, wobei die besagte Nut über die gesamte Länge des darin aufgenommenen Abschnitts der Feder radial offen ist. Man vermeidet somit aufgrund des möglichen radialen Spiels der Feder ein radiales Halten des Endes und damit das Auftreten eines Spannungskonzentrationspunktes an der Feder. Man stellt ebenfalls ein Halten der Feder sicher, ohne dass eines ihrer Enden radial fixiert werden muss.
- - umfasst die Riemenscheibenanordnung ferner eine Scheibe, die um die Hohlwelle herum, zwischen der Mutter und dem Bund angeordnet ist, und in der die Mutter fest gegen die Scheibe geschraubt ist, wobei die Scheibe fest gegen den Bund geschraubt ist, und wobei das Ende der Feder in der Nut zwischen der Scheibe und dem Bund liegt.
- - ist die Nut zur Aufnahme des Endes der Feder zwischen dem Bund und der Scheibe gebildet, wobei die besagte Nut über die gesamte Länge des darin aufgenommenen Abschnitts der Feder radial offen ist.
- - ist die Nut zur Aufnahme des Endes der Feder im Bund ausgebildet. Beispielsweise ist die Nut durch einen inneren und einen äußeren Bogen begrenzt. Dies ermöglicht ein vollständiges radiales Halten des Federendes in dem Sinne, dass das Ende radial in die beiden Richtungen, nach innen durch den inneren Bogen und nach außen durch den äußeren Bogen, verriegelt ist.
- - ist die axiale Tiefe der Nut größer ist als die axiale Ausdehnung einer Windung der Feder. In dem Fall, dass die Mutter auf die Höhe des Bundes festgeschraubt ist, wird ein effektiveres Festschrauben gewährleistet, da es einfacher ist, eine Mutter auf einer ebenen Fläche festzuschrauben, wie der Fläche des Bundes senkrecht zur Achse X, als auf einem Federende.
- - ist die Feder eine Schraubenfeder.
- - ist die Feder eine Feder mit rechteckigen Windungen.
- - ermöglichen die Mutter und die Feder eine Kupplung zwischen der Hohlwelle und der Riemenscheibe.
- - ist die Mutter eine selbstsichernde Mutter. Dadurch wird eine Mutter sichergestellt, die sich nicht löst und die somit ein Anschlag unveränderlicher Lage für die Feder ist.
-
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Rotationsmaschine aufweisen eine Riemenscheibenanordnung, wie sie vorstehend definiert ist.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung ist besser durch das Lesen der folgenden Beschreibung und die Prüfung der sie begleitenden Figuren zu verstehen. Diese Figuren dienen ausschließlich der Veranschaulichung, nicht als Einschränkung der Erfindung.
- Die 1, die bereits beschrieben wurde, zeigt eine Schnittansicht durch elektrische Rotationsmaschine gemäß dem Stand der Technik, die mit einer Riemenscheibe ausgestattet ist;
- Die 2, die bereits beschrieben wurde, zeigt eine Schnittansicht einer Riemenscheibenanordnung des Entkoppler Typs gemäß dem Stand der Technik;
- Die 3 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Riemenscheibenanordnung;
- Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mutter für die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung;
- Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Hohlwelle für die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung;
- Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Feder für die erfindungsgemäße Riemenscheibenanordnung;
- Die 7 zeigt eine Vorderansicht der Hohlwelle für die Riemenscheibenanordnung gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung; und
- Die 8 zeigt eine Vorderansicht der Hohlwelle für die Riemenscheibenanordnung gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung.
-
Identische, ähnliche oder analoge Elemente behalten von einer Figur zur Anderen dasselbe Bezugszeichen.
-
Die Richtungen Links und Rechts sind definiert in Bezug auf die Achse X in 2, wobei Links auf der Seite der elektrischen Maschine liegt, während die Riemenscheibenanordnung auf der elektrischen Maschine montiert ist und Rechts auf der gegenüberliegenden Seite liegt.
-
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
-
3 zeigt eine Riemenscheibenanordnung gemäß der Erfindung. Diese Anordnung unterscheidet sich insbesondere von derjenigen in 2 durch die folgenden Elemente: die Federn 126 und 127, die Muttern 128 und 129 und den Bund 113 der Hohlwelle.
-
Die Mutter 128 unterscheidet sich von der Mutter 124 darin, dass sie eine radiale Schulter 131 aufweist, die zwischen der Feder 126 und dem Kugellager 122 montiert ist, wobei die Feder somit axial zwischen dem Bund 113 und Schulter 131 gehalten ist. Somit wirkt die Feder 126 nicht auf das Kugellager 122, sondern auf die Mutter 128. Gemäß einer Ausführungsvariante ist die radiale Schulter 131 einstückig mit der Mutter 128. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, es genügt, wenn die Feder eine axiale Kraft auf die radiale Schulter ausübt, wobei diese Kraft nicht auf das Lager einwirkt, sondern auf die Mutter 128 und folglich auf die Hohlwelle 112 übertragen wird, auf die sie aufgeschraubt ist. Es handelt sich somit um eine radiale Schulter 131, die sich axial auf der Mutter 128 abstützt. Beispielsweise könnte auch eine Ringscheibe, die in einer ringförmigen Nut in der Außenfläche der Mutter 128 aufgenommen ist, die Rolle der radialen Schulter 131 spielen.
-
In ähnlicher Weise unterscheidet sich, um die Lebensdauer des Kugellagers 123 zu verbessern, die Mutter 129 von der Mutter 125 darin, dass sie eine radiale Schulter 131 aufweist, die zwischen der Feder 127 und dem Kugellager 123 montiert ist. Ebenso kann die radiale Schulter 131 einstückig mit der Mutter 129 ausgeführt sein. Man kann aber ebenfalls eine radiale Schulter 131 vorsehen, die sich axial auf der Mutter 129 abstützt. Beispielsweise könnte auch eine Ringscheibe, die in einer ringförmigen Nut in der Außenfläche der Mutter 129 aufgenommen ist, die Rolle der radialen Schulter 131 spielen.
-
Die Muttern 128 und 129 sind entsprechend am linken axialen Ende 114 und am rechten axialen Ende 115 mittels Gewinde oder Innengewinde 132 und 133 montiert.
-
Die 4 zeigt Mutter 128, die mit einer radialen Schulter 131 gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsvariante ist die radiale Schulter 131 einstückig mit der Mutter 128.
-
Die 5 zeigt perspektivisch in schematischer Weise die Hohlwelle 112, die mit der Achse X ausgestattet ist. Man kann das linke axiale Ende 114, das rechte axiale Ende 115, den die beiden Enden trennenden Bund 113, die Bohrung 121 mit Längsnuten 116 sehen. Man kann ebenfalls die Gewinde 132 und 133 sehen, mit welchem entsprechend das linke und rechte axiale Ende ausgestattet sind. Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante zu derjenigen, die in 5 gezeigt ist, sind das linke 114 und rechte 115 axiale Ende jeweils mit einem Innengewinde ausgestattet, um einen Gewindegang zu bilden, der mit der entsprechenden Mutter 128 und 129 zusammenwirkt.
-
Das linke axiale Ende 114 ist dasjenige, in das die Welle der elektrischen Maschine eingeführt wird. Es liegt somit auf der Seite der elektrischen Rotationsmaschine.
-
Die 6 zeigt perspektivisch die Feder 126, welche auf Höhe des Bundes 113 angeordnet ist und zum linken axialen Ende 114 gerichtet ist. Die Feder ist mit einem Ende 134 ausgestattet. Zum Beispiel, und wie in der 6 gezeigt, ist die Feder 126 mit rechteckigen Windungen ausgestattet, d.h. Windungen, die einen Abschnitt haben, der einer durch die Achse X verlaufenden, rechteckigen Ebene folgt. Zum Beispiel ist die Feder eine Schraubenfeder.
-
Die 7 zeigt, blickend gemäß der Richtung der Achse X und gemäß einer ersten Ausführungsvariante, den Bund 113, der auf der Seite des linken axialen Endes 114 angeordnet ist. In dieser Ansicht kann man vier konzentrische Kreise sehen, die ihr Zentrum auf der Achse X haben. Ausgehend vom Zentrum nach außen entspricht der erste Kreis der Bohrung 119, der zweite Kreis entspricht der Bohrung 118, der dritte Kreis entspricht der Außenfläche des linken axialen Endes 114 und der vierte Kreis entspricht dem Bund 113. Man kann, dass eine Nut 135 im Bund 113 ausgebildet ist. Diese Nut ist zur Aufnahme des Endes 134 der Feder 126 bestimmt.
-
Beispielsweise kann die Mutter 128 fest gegen den Bund geschraubt sein, wie man dies in der 3 sehen kann. Gemäß einem weiteren Beispiel ist es möglich, ein Gewinde oder Innengewinde 132 vorzusehen, das sich zum Bund hin etwas verlangsamt, so dass wenn die Mutter bis auf das Gewindeende geschraubt ist, sie nicht gegen den Bund festgezogen ist. In den beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass die Mutter 128 die Rolle des Anschlags für das Ende 134 der Feder spielt.
-
In jedem Fall befindet sich das Ende 134 der Feder 126 in der Nut 135 in der Nut zwischen dem Bund 113 und der Mutter 128.
-
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist die axiale Tiefe der Nut 135 kleiner oder gleich der axialen Ausdehnung einer Windung der Feder. Somit ist, wenn die Mutter 128 gegen den Bund festgezogen wird, das Ende 134 fest zwischen dem Bund und der Mutter 128 geklemmt. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die axiale Tiefe der Nut 135 größer als die axiale Ausdehnung einer Windung der Feder. Somit ist, wenn die Mutter 128 gegen den Bund festgezogen wird, das Ende 134 nicht zwischen dem Bund und der Mutter 128 geklemmt. Mit anderen Worten besteht, wenn die Mutter 128 gegen den Bund festgezogen wird, ein Spiel zwischen dem Ende 134, dem Bund einerseits und der Mutter 128 andererseits.
-
In dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ist das Ende 134 mit oder ohne Spiel wie ein Sandwich zwischen dem Bund 113 und der Mutter 128 aufgenommen. Die Mutter 128 spielt die Rolle eines Anschlags für das Ende 134 der Feder 126 und der Bund 113 in Verbindung mit der Mutter 128 ermöglichen ein vollständiges axiale Halten des Endes 134, d.h. entlang der Achse X nach rechts und links.
-
Die Nut 135 ist durch einen inneren und einen äußeren Bogen gebildet und besitzt eine radiale Dicke zwischen den beiden Bögen, die ausreicht, um das Ende 134 aufzunehmen. Der Außenbogen in Kombination mit dem Außenbogen ermöglicht eine vollständige radiale Halterung des Endes 134, d.h. zum Inneren und zum Äußeren hin. Der Bund ermöglicht in Verbindung mit der Mutter eine vollständige axiale Halterung des Endes 134, d.h. nach rechts und links.
-
Die 7 betrifft insbesondere den Bund 113 auf der Seite des linken axialen Endes 114, die Feder 126 und die Mutter 128. Natürlich kann man die gleiche Art von Aussparung im Bund 113 auf der Seite des rechten axialen Endes 115 realisieren, um das Ende 127 der Feder zu halten.
-
Jedoch hat die in 7 dargestellte Ausführungsvariante einen Nachteil. Tatsächlich arbeiten die Federn während des Betriebs der Riemenscheibenanordnung insbesondere entlang der Achse X und das Ende 134 ist in der Nut 136 gehalten, wobei ein Spannungskonzentrationspunkt entsteht. Dieser Spannungskonzentrationspunkt kann zum Brechen der Feder durch Scherung führen. Dieser Spannungskonzentrationspunkt ist darauf zurückzuführen, dass ein Abschnitt der Feder, nämlich ihr Ende 134, fixiert ist, radial gehalten in Richtung innen und außen, während ein anderer Abschnitt der Feder beweglich ist.
-
Die 8 zeigt den Bund 113 gemäß einer anderen Ausführungsvariante mit Blick in Richtung der Achse X, angeordnet auf der Seite des linken axialen Endes 114. Diese andere Ausführungsvariante hat nicht den Nachteil der in 7 dargestellten Ausführungsvariante. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsvariante in 7 zum Teil durch die Form der in dem Bund 113 ausgebildeten Aussparung, welche von der Form der Nut 135 verschieden ist. Tatsächlich ist diese Aussparung radial offen, nur ein Innenbogen ist definiert, es gibt keinen Außenbogen.
-
Wie in 7 kann man auch in dieser Ansicht die vier konzentrischen Kreise sehen, die ihren Mittelpunkt auf der Achse X haben und den gleichen Elementen entsprechen, die für die Ausführungsvariante von 7 definiert wurden. In der 8 ist darüber hinaus ein fünfter Kreis gestrichelt gezeigt, der die Außenfläche des dem Bund 113 zugewandten Teils der Mutter 128 darstellt, d.h. es handelt sich nicht um die Außenfläche der radialen Schulter.
-
Eine Nut 136 ist zwischen dem Bund 113 und der Mutter 128 gebildet. Die so gebildete Nut 136 ist dazu bestimmt, das Ende 134 der Feder 126 aufzunehmen. Mit anderen Worten ist das Ende 134 der Feder 126 in der Nut 136 untergebracht, die zwischen dem Bund 113 und der Mutter 128 gebildet ist. Die so gebildete Nut 136 ist über die gesamte Länge des darin aufgenommenen Federabschnitts radial offen.
-
Bei dieser anderen Ausführungsvariante ist es gemäß einem ersten Beispiel möglich, die Mutter 128 fest gegen den Bund zu schrauben, wie man dies in 3 sehen kann. Gemäß einem anderen Beispiel ist es möglich, ein Gewinde oder ein Innengewinde 132 vorzusehen, das sich zum Bund hin etwas verlangsamt, so dass wenn die Mutter bis auf das Gewindeende geschraubt ist, sie nicht gegen den Bund festgeschraubt ist. In den beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass die Mutter 128 die Rolle des Anschlags für das Ende 134 der Feder spielt.
-
In jedem Fall befindet sich das Ende 134 der Feder 126 in der Nut 136 in der Nut zwischen dem Bund 113 und der Mutter 128.
-
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist die axiale Tiefe der Nut 136 kleiner oder gleich der axialen Ausdehnung einer Windung der Feder. Somit ist, wenn die Mutter 128 gegen den Bund festgezogen wird, das Ende 134 fest zwischen dem Bund und der Mutter 128 geklemmt.
-
Gemäß dieses ersten Ausführungsbeispiels wird beim Anziehen der Mutter gegen das Ende der Feder aufgrund des möglichen radialen Verschiebung für die Feder und der Abwesenheit eines radialen äußeren Anschlags ebenfalls das Auftreten eines Spannungskonzentrationspunkt im Ende der Feder vermieden.
-
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die axiale Tiefe der Nut 136 größer als die axiale Ausdehnung einer Windung der Feder. Somit ist, wenn die Mutter 128 gegen den Bund festgezogen wird, das Ende 134 nicht zwischen dem Bund und der Mutter 128 geklemmt. Mit anderen Worten besteht, wenn die Mutter 128 gegen den Bund festgezogen wird, ein Spiel zwischen dem Ende 134, dem Bund einerseits und der Mutter 128 andererseits.
-
In dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ist das Ende 134 mit oder ohne Spiel wie ein Sandwich zwischen dem Bund 113 und der Mutter 128 aufgenommen. Die Mutter 128 spielt die Rolle eines Anschlags für das Ende 134 der Feder 126 und der Bund 113 in Verbindung mit der Mutter 128 ermöglichen ein vollständiges axiale Halten des Endes 134, d.h. entlang der Achse X nach rechts und links.
-
Die Nut 136 stellt jedoch keine vollständige radiale Halterung sicher. Tatsächlich ist nur ein Innenbogen in der Aussparung des Bundes 113 definiert, es gibt keinen Außenbogen. Somit ist nur partielle radiale Halterung möglich, wobei die partielle radiale Halterung ermöglicht, den Versatz des Endes 134 in Richtung der Achse X zu begrenzen. Jedoch ist eine radiale Verschiebung für das Ende 134 der Feder 126 möglich. Man hat also eine Nut, die durch drei Anlageflächen definiert ist, den Bund, die Mutter und den Innenbogen, der radial offen ist. Mit anderen Worten ist die Nut 136 über die gesamte Länge des darin aufgenommenen Federabschnitts 126 radial offen.
-
Dies ermöglicht, das Auftreten eines Punkts in der Feder zu vermeiden, der die gesamten Spannungen konzentriert und der eine Sollbruchstelle der Feder sein könnte.
-
Man erhält dadurch insgesamt durch den Anschlag der Mutter in Verbindung mit dem Bund eine Halterung der Feder ohne der Notwendigkeit, eines ihrer Enden radial zu fixieren.
-
Die 8 betrifft insbesondere den Bund 113 auf der Seite des linken axialen Endes 114, die Feder 126 und die Mutter 128. Natürlich kann die gleiche Art von Aussparung in dem Bund 113 auf der Seite des rechten axialen Endes 115 vorsehen, um das Ende der Feder 127 zu halten. So wird zwischen dem Bund 113 und der Mutter 129 eine Nut 136 für das Ende der Feder 127 gebildet, wobei diese Nut über die gesamte Länge des darin aufgenommenen Federabschnitts 127 radial offen ist und insbesondere bezüglich des Spannungskonzentrationspunktes die gleichen Vorteile hat, wie sie oben genannt sind.
-
Es ist gemäß einer anderen Ausführungsvariante ebenfalls möglich, dass die Riemenscheibenanordnung 111 ferner eine um die Hohlwelle 112 herum angeordnete Scheibe zwischen der Mutter 128 oder 129 und dem Bund 113 aufweist, und die Mutter 128 oder 129 fest gegen die Scheibe geschraubt ist, wobei die Scheibe fest gegen den Bund 113 angezogen ist und das Ende der Feder in der Nut zwischen der Scheibe und dem Bund 113 angeordnet ist.
-
Gemäß dieser anderen Ausführungsvariante kann die Nut 136 zur Aufnahme des Endes der Feder zwischen dem Bund 113 und der Scheibe gebildet sein. Wie bei der Ausbildung zwischen der Mutter und dem Bund, ist die Nut somit über die gesamte Länge des darin aufgenommenen Federabschnitts radial offen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0515259 B [0003, 0011, 0016]
- FR 2603429 A [0006]
- WO 9206527 [0009]
- FR 0104770 [0009]
- FR 2734425 A [0014]
