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WO2008061752A2 - Antriebswelle - Google Patents

Antriebswelle Download PDF

Info

Publication number
WO2008061752A2
WO2008061752A2 PCT/EP2007/010130 EP2007010130W WO2008061752A2 WO 2008061752 A2 WO2008061752 A2 WO 2008061752A2 EP 2007010130 W EP2007010130 W EP 2007010130W WO 2008061752 A2 WO2008061752 A2 WO 2008061752A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive shaft
driver
shaft
pulley
mounting plate
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/010130
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2008061752A3 (de
Inventor
Marc Hohmann
Original Assignee
Ixetic Mac Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ixetic Mac Gmbh filed Critical Ixetic Mac Gmbh
Priority to DE112007002282T priority Critical patent/DE112007002282A5/de
Publication of WO2008061752A2 publication Critical patent/WO2008061752A2/de
Publication of WO2008061752A3 publication Critical patent/WO2008061752A3/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F16H2055/366—Pulleys with means providing resilience or vibration damping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a drive shaft with an attached carrier for a pulley according to the preamble of claim 1.
  • Drive shafts of the type discussed here are known. Decisive for safe operation is the attachment of the driver for a pulley to the drive shaft and its axial securing. Due to vibrations that are based inter alia on the torque input to the pulley and the mounted on the drive shaft consumers, in particular a pump of a motor vehicle, often loosens the connection between the drive shaft and driver. This creates an axial clearance between the drive shaft and driver, which ultimately leads to damage or failure of the drive shaft-driver connection due to the vibrations.
  • the object of the invention is therefore to provide a secure connection between the drive shaft and a driver for a pulley, which ensures safe operation even with strong vibrations.
  • a drive shaft which has the features mentioned in claim 1.
  • a driver for a pulley is attached, via which a torque is introduced into the drive shaft.
  • This can be coupled, for example, with a pump, in particular a compressor, of a motor vehicle.
  • the drive shaft is characterized in that the driver is fastened by means of a clamping disc on the drive shaft such that it is flush with a shoulder the drive shaft is applied.
  • the drive shaft thus passes through the driver with a stub shaft on which a clamping disc is pushed and pressed from its free end.
  • the driver attaches to a shoulder of the drive shaft, with at most a minimal, axial clearance between the driver and the shoulder is given.
  • vibrations can cause virtually no axial movement between the driver for the pulley and the drive shaft, so that no axial shocks on the attachment of the driver to the drive shaft Act. During operation of the drive shaft loads on the attachment of the driver are thus reduced to a minimum.
  • a preferred drive shaft is characterized in that a fastening washer is arranged between the driver and the clamping disk. Their material can be adapted to the direct coupling between the drive shaft and driver so that it results in a particularly secure connection.
  • Another preferred drive shaft is characterized in that on the driver elastic damping elements are provided, the torque fluctuations that can occur in particular by acting on the pulley forces, but also by the attached to the drive shaft consumer, to a minimum. This leads to a further relief of the connection between the drive shaft and driver and thus to increased reliability.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a connection point between drive shaft and driver for a belt pulley
  • Figure 2 shows a drive shaft with an attached driver
  • FIG 3 shows a partial longitudinal section through the fastening region between the drive shaft and driver.
  • Figure 1 shows a drive shaft 1, a driver 3 for a pulley, not shown here, a mounting plate 5 and a clamping plate. 7
  • the configuration of the drive shaft 1 can be adapted on the one hand to the driving forces introduced into it and, on the other hand, to those which consumers are introduced to it.
  • the drive shaft 1 serves to introduce a torque into a pump, not shown here, in particular a CO 2 compressor of a motor vehicle.
  • the drive shaft 1 has at its first end 9 a stub shaft 11, the outer diameter of which is smaller than an adjoining region 13 of the drive shaft 1.
  • a stub shaft 11 the outer diameter of which is smaller than an adjoining region 13 of the drive shaft 1.
  • an abutment formed here as a shoulder 15 is provided, on the mounting disc 5 in the mounted state is applied.
  • the shoulder 15 could be provided as an abutment and a drive shaft 1 transversely penetrating pin.
  • the shaft stub 11 opposite the second end 17 is formed so that here in.
  • the drive shaft 1 introduced torque to a consumer, such as the compressor mentioned above, can be delivered.
  • the mounting plate 5 is attached in a suitable manner, for example by means of three fasteners 19, 21 and 23, which engage in corresponding recesses 25, 27, 29 in the driver 3.
  • fasteners screws, but preferably also rivets, can be used, which do not solve so easily with vibrations.
  • the mounting plate 5 has a central opening 31, the inner diameter is selected so that the stub shaft 11 can pass as free of play here.
  • the clamping disc 7 is designed as usual. It has a main body 33 with a central opening 35, from which emanate a number of radial slots, which do not extend to the peripheral line of the clamping disc 7. As a result, a number of spring tongues 39 are formed, which form an obtuse angle with respect to an imaginary plane in which the circumferential line of the clamping body 7 lies.
  • the main body 33 of the clamping disc 7 is made of a resilient material, preferably spring steel.
  • FIG. 1 shows the drive shaft 1 with the driver 3 mounted therein, which is connected to the mounting plate 5.
  • the clamping disc 7 of the driver 3 is held on the stub shaft 11 so that the mounting plate 5 rests with minimal axial play on the shoulder 15. It is best if an axial clearance is completely avoided. A game of 0.1 mm to 0.2 mm is acceptable. It is crucial that axial impacts on the attachment of the driver 3 are avoided.
  • the driver 3 has a disk-shaped base body 43 which is provided with radially extending to the stub shaft 11 ribs 45, between which a clearance 47 is formed.
  • an elastic element not shown here, can be introduced, via which a torque is introduced into the driver 3 via a pulley, not shown here.
  • the driver 3 can be made of plastic, but preferably of tiefziehpunem sheet metal.
  • FIG. 3 shows the fastening region between drive shaft 1 and driver 3 in longitudinal section.
  • the drive shaft shown here cut off, which penetrates the fixing plate 5 with its stub shaft 11.
  • fasteners of which, for example, the fasteners 19 and 21 can be seen attached to the driver 3.
  • the driver 3 is placed on the first end 9 of the drive shaft 1, so that the free end 11 penetrates the opening 31 of the mounting plate 5.
  • the clamping disc 7 is placed on the free end 41 of the stub shaft 11.
  • Their main body 33 is subjected to an axial force, so that it hangs firmly on the surface 49 of the mounting plate 5.
  • a drive shaft 1 can be connected to a driver 3 for a pulley, wherein after the assembly of the driver 3 on the drive shaft 1 at most a minimum initial axial clearance is given. So vibrations can not see axial shocks between driver 3 and drive shaft 1 lead, which could eventually cause damage. Shocks are already avoided because the clamping disc 7, the mounting plate 5 resiliently presses against the shoulder 15. If axial movements occur, they are resiliently intercepted by the clamping disk 7, so that impacts are avoided.

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Abstract

Es wird eine Antriebswelle (1) mit einem daran befestigten Mitnehmer (3) für eine Riemenscheibe vorgeschlagen, wobei die Antriebswelle (1) mit einer Pumpe, insbesondere einem Kompressor eines Kraftfahrzeugs, koppelbar ist.

Description

Antriebswelle
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle mit einem daran befestigten Mitnehmer für eine Riemenscheibe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Antriebswellen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Entscheidend für den sicheren Betrieb ist die Befestigung des Mitnehmers für eine Riemenscheibe an der Antriebswelle und deren axiale Sicherung. Durch Vibrationen, die unter anderem auf der Drehmomenteinleitung in die Riemenscheibe und durch den an der Antriebswelle angebrachten Verbraucher, insbesondere einer Pumpe eines Kraftfahrzeugs, beruhen, lockert sich häufig die Verbindung zwischen Antriebswelle und Mitnehmer. Dadurch stellt sich ein axiales Spiel zwischen Antriebswelle und Mitnehmer ein, das aufgrund der Vibrationen schließlich zu einer Beschädigung oder zu einem Ausfall der Antriebswellen-Mitnehmer-Verbindung führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine sichere Verbindung zwischen Antriebswelle und einem Mitnehmer für eine Riemenscheibe zu schaffen, die auch bei starken Vibrationen einen sicheren Betrieb gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Antriebswelle vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. An der Antriebswelle ist ein Mitnehmer für eine Riemenscheibe befestigt, über die ein Drehmoment in die Antriebswelle eingeleitet wird. Diese ist beispielsweise mit einer Pumpe, insbesondere einem Kompressor, eines Kraftfahrzeugs koppelbar. Die Antriebswelle zeichnet sich dadurch aus, dass der Mitnehmer mittels einer Klemmscheibe an der Antriebswelle derart befestigbar ist, dass er bündig an einer Schulter der Antriebswelle anliegt. Die Antriebswelle durchgreift also den Mitnehmer mit einem Wellenstummel, auf den von seinem freien Ende her eine Klemmscheibe aufgeschoben und angedrückt wird. Dadurch legt sich der Mitnehmer an eine Schulter der Antriebswelle an, wobei allenfalls ein minimales, axiales Spiel zwischen dem Mitnehmer und der Schulter gegeben ist. Gerade die Reduzierung eines Anfangsspiels nach der Anbringung des Mitnehmers an der Antriebswelle auf ein Minimum ist von entscheidender Bedeutung: Vibrationen können praktisch keine axiale Bewegung zwischen dem Mitnehmer für die Riemenscheibe und der Antriebswelle bewirken, sodass keine axialen Schläge auf die Befestigung des Mitnehmers an der Antriebswelle wirken. Im Betrieb der Antriebswelle werden damit Belastungen der Befestigung des Mitnehmers auf ein Minimum reduziert.
Eine bevorzugte Antriebswelle zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Mitnehmer und der Klemmscheibe eine Befestigungsscheibe angeordnet wird. Deren Material kann auf die unmittelbare Kopplung zwischen Antriebswelle und Mitnehmer angepasst werden, sodass sie eine besonders sichere Verbindung ergibt.
Eine weitere bevorzugte Antriebswelle zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Mitnehmer elastische Dämpfungselemente vorgesehen sind, die Drehmomentschwankungen, die insbesondere durch auf die Riemenscheibe wirkende Kräfte, aber auch durch den an der Antriebswelle angebrachten Verbraucher entstehen können, auf ein Minimum reduzieren. Dies führt zu einer weiteren Entlastung der Verbindung zwischen Antriebswelle und Mitnehmer und damit zu einer erhöhten Funktionssicherheit. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer Verbindungsstelle zwischen Antriebswelle und Mitnehmer für eine Rie- menscheibe;
Figur 2 eine Antriebswelle mit einem daran befestigten Mitnehmer und
Figur 3 einen Teillängsschnitt durch den Befestigungsbereich zwischen Antriebswelle und Mitnehmer.
Figur 1 zeigt eine Antriebswelle 1 , einen Mitnehmer 3 für eine hier nicht dargestellte Riemenscheibe, eine Befestigungsscheibe 5 sowie eine Klemmscheibe 7.
Die Ausgestaltung der Antriebswelle 1 ist einerseits an die in diese eingeleiteten Antriebskräfte und andererseits daran anpassbar, wel- che Verbraucher an dieser eingebracht werden. Insbesondere dient die Antriebswelle 1 dazu, ein Drehmoment in eine hier nicht dargestellte Pumpe, insbesondere einen Cθ2-Kompressor eines Kraftfahrzeugs einzuleiten.
Die Antriebswelle 1 weist an ihrem ersten Ende 9 einen Wellen- stummel 11 auf, dessen Außendurchmesser kleiner ist als ein sich daran anschließender Bereich 13 der Antriebswelle 1. Dadurch wird ein hier als Schulter 15 ausgebildetes Widerlager geschaffen, an der im montierten Zustand die Befestigungsscheibe 5 anliegt. Anstelle der Schulter 15 könnte als Widerlager auch ein die Antriebswelle 1 quer durchdringender Stift vorgesehen werden. Das dem Wellenstummel 11 gegenüberliegende zweite Ende 17 ist so ausgebildet, dass hier ein in. die Antriebswelle 1 eingeleitetes Drehmoment an einen Verbraucher, beispielsweise den oben genannten Kompressor, abgegeben werden kann.
An dem Mitnehmer 3 ist auf geeignete Weise die Befestigungsscheibe 5 angebracht, beispielsweise mit Hilfe von drei Befestigungselementen 19, 21 und 23, die in entsprechende Ausnehmungen 25, 27, 29 im Mitnehmer 3 eingreifen. Als Befestigungselemente können Schrauben, vorzugsweise aber auch Nieten, verwendet werden, die sich bei Vibrationen nicht so leicht lösen.
Die Befestigungsscheibe 5 weist einen zentralen Durchbruch 31 auf, dessen Innendurchmesser so gewählt ist, dass der Wellenstummel 11 möglichst spielfrei hier hindurchtreten kann.
Die Klemmscheibe 7 ist wie üblich ausgestaltet. Sie weist einen Grundkörper 33 mit einer zentralen Öffnung 35 auf, von der aus eine Anzahl radialer Schlitze ausgehen, die nicht bis zur Umfangslinie der Klemmscheibe 7 verlaufen. Dadurch wird eine Anzahl von Federzungen 39 gebildet, die gegenüber einer gedachten Ebene, in der die Umfangslinie des Klemmkörpers 7 liegt, einen stumpfen Winkel einschließen. Der Grundkörper 33 der Klemmscheibe 7 ist aus einem federelastischen Material, vorzugsweise Federstahl hergestellt.
Der Innendurchmesser der Öffnung 35 ist kleiner als der Außendurchmesser des Wellenstummels 11. Wird also die Klemmscheibe 7 auf den Wellenstummel 11 aufgeschoben, so werden die Feder- zungen 39 zum freien Ende 41 des Wellenstummels 11 hochgebogen und liegen unter Vorspannung an der Umfangsfläche des Wellenstummels 11 an. Im Übrigen verkrallen sie sich mit ihren Enden in dessen Umfangsfläche. Figur 2 zeigt die Antriebswelle 1 mit dem darin angebrachten Mitnehmer 3, der mit der Befestigungsscheibe 5 verbunden ist. Durch die Klemmscheibe 7 wird der Mitnehmer 3 am Wellenstummel 11 so gehalten, dass die Befestigungsscheibe 5 mit minimalem, axialen Spiel an der Schulter 15 anliegt. Optimal ist es, wenn ein axiales Spiel ganz vermieden wird. Ein Spiel von 0,1 mm bis 0,2 mm ist aber hinnehmbar. Entscheidend ist, dass axiale Schläge auf die Befestigung des Mitnehmers 3 vermieden werden.
Der Mitnehmer 3 weist einen scheibenförmigen Grundkörper 43 auf, der mit radial zum Wellenstummel 11 verlaufenden Rippen 45 versehen ist, zwischen denen ein Freiraum 47 gebildet wird. In diesen kann ein hier nicht dargestelltes elastisches Element eingebracht werden, über das ein Drehmoment über eine hier nicht dargestellte Riemenscheibe in den Mitnehmer 3 eingeleitet wird. Der Mitnehmer 3 kann aus Kunststoff hergestellt werden, vorzugsweise aber aus tiefziehfähigem Metallblech.
Figur 3 zeigt den Befestigungsbereich zwischen Antriebswelle 1 und Mitnehmer 3 im Längsschnitt. Deutlich erkennbar ist die hier abgeschnitten dargestellte Antriebswelle, die mit ihrem Wellenstummel 11 die Befestigungsscheibe 5 durchdringt. Diese ist mittels der Befestigungselemente, von denen hier beispielsweise die Befestigungselemente 19 und 21 ersichtlich sind, an dem Mitnehmer 3 angebracht. Zur Fixierung des Mitnehmers 3 an der Antriebswelle 1 wird der Mitnehmer 3 auf das erste Ende 9 der Antriebswelle 1 aufgesetzt, so- dass das freie Ende 11 den Durchbruch 31 der Befestigungsscheibe 5 durchdringt. Anschließend wird die Klemmscheibe 7 auf das freie Ende 41 des Wellenstummels 11 aufgesetzt. Ihr Grundkörper 33 wird mit einer axialen Kraft beaufschlagt, sodass sich dieser fest auf die Oberfläche 49 der Befestigungsscheibe 5 auflegt. Durch die in den Grundkörper 33 eingeleiteten Kräfte wird dabei die Befestigungsscheibe 5 an die Schulter 15 praktisch spielfrei, das heißt vorzugsweise ohne axiales Spiel, angepresst. Beim Aufschieben der Klemmscheibe 7 werden deren Federzungen 39 in Richtung auf das freie Ende 41 des Wellenstummels 11 hochgebogen und verkrallen sich an dessen Umfangsfläche, die zusätzlich noch mit quer zur Mittelachse 51 der Antriebswelle 1 verlaufenden Rillen oder Schultern versehen sein kann, damit sich die Federzungen 39 sicher an der Umfangsfläche des Wellenstummels 11 verkrallen.
Insgesamt wird deutlich, dass hier auf einfache Weise eine Antriebswelle 1 mit einem Mitnehmer 3 für eine Riemenscheibe verbunden werden kann, wobei nach der Montage des Mitnehmers 3 an der Antriebswelle 1 allenfalls ein minimales axiales Anfangsspiel gegeben ist. Vibrationen können also nicht zu axialen Schlägen zwi- sehen Mitnehmer 3 und Antriebswelle 1 führen, die schließlich Beschädigungen herbeiführen könnten. Schläge werden schon deshalb vermieden, weil die Klemmscheibe 7 die Befestigungsscheibe 5 federnd gegen die Schulter 15 andrückt. Sollten axiale Bewegungen auftreten, werden diese federnd von der Klemmscheibe 7 abgefan- gen, sodass Schläge vermieden werden.
Aus den Erläuterungen wird deutlich, dass der Wellenstummel 11 auch unmittelbar an dem Mitnehmer 3 befestigt werden könnte, wenn dieser mit einer geeigneten Öffnung versehen werden würde. In diesem Fall kann dann auf die Befestigungsscheibe 5 verzichtet werden. Bezuαszeichenliste
Antriebswelle
Mitnehmer
Befestigungsscheibe
Klemmscheibe erstes Ende
Wellenstummel
Bereich
Schulter / Befestigungsscheibe zweites Ende
Befestigungselement
Befestigungselement
Befestigungselement
Ausnehmung
Ausnehmung
Ausnehmung zentraler Durchbruch
Grundkörper zentrale Öffnung
Federzungen freies Ende scheibenförmiger Grundkörper
Rippen
Freiraum
Oberfläche
Mittelachse

Claims

Ansprüche
1. Antriebswelle (1) mit einem daran befestigten Mitnehmer (3) für eine Riemenscheibe, wobei die Antriebswelle (1) mit einer Pumpe, insbesondere einem Kompressor, eines Kraftfahrzeugs, koppel- bar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) mittels einer Klemmscheibe (7) an der Antriebswelle (1) derart befestigbar ist, dass er bündig an einem Widerlager der Antriebswelle (1) anliegt.
2. Antriebswelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager durch eine an die Antriebswelle (1) vorgesehe- ne Schulter (15) realisiert wird.
3. Antriebswelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mitnehmer (3) und der Klemmscheibe (7) eine an dem Mitnehmer (3) angebrachte Befestigungsscheibe (5) anordenbar ist.
4. Antriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (3) elastische Dämpfungselemente aufweist.
PCT/EP2007/010130 2006-11-23 2007-11-22 Antriebswelle WO2008061752A2 (de)

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DE102006057271 2006-11-23

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