-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor, und insbesondere
einen Kompressor, der mit einem Drehmomentbegrenzer ausgestattet
und geeignet zur Verwendung als Kühlmittelkompressor in einer
auf einem Fahrzeug angeordneten (Luft)klimaanlage ist.
-
Ein
Kühlmittelkompressor
für ein
auf einem Fahrzeug, beispielsweise einem Automobil, angeordnetes
Klimatisierungssystem wird, während
das Fahrzeug läuft,
durch eine fahrzeugseitig angeordnete Brennkraftmaschine in Drehung
versetzt, bei der es sich um die Hauptkraftquelle zum Antrieb des Fahrzeugs
handelt; ist es jedoch notwendig, das Klimatisierungssystem zu betätigen, wenn
die Brennkraftmaschine durch Leerlaufregelung oder dergleichen zum
Stillstand gekommen ist, wird der Kompressor durch einen Elektromotor
in Drehung versetzt, der durch eine auf dem Kraftfahrzeug angeordnete
Batterie als Hilfsstromquelle angetrieben ist. Solch ein Kompressor,
der selektiv durch eine aus einer Vielzahl von Kraftquellen angetrieben
wird, wird Kompressor vom Verbundantriebstyp oder Kompressor mit
Hybridantrieb bezeichnet.
-
Ein
Kompressor ist in der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) JP-11-30182
A beschrieben, bei dem, um die Notwendigkeit von Verbindungs- oder
Trennmitteln für Drehantriebsleistung
wie von einer elektromagnetischen Kupplung zu eliminieren, die gewöhnlich als Kraftübertragungsmechanismus
zum Antrieb eines Rotationsverdichters verwendet wird, ist eine
Einwegkupplung zwischen einer Riemenscheibe, welche die Rotationsleistung
von einer Brennkraftmaschine aufnimmt und einer Rotationswelle des
Verdichters vorgesehen, derart, dass die Einwegkupplung dahingehend
wirkt, dass sie die Drehung der Riemenscheibe unterbricht, wenn
die Brennkraftmaschine zum Stillstand gekommen ist und der Kompressor
in Drehung durch einen Elektromotor versetzt werden soll. Man hält diesen
Kompressor immer in Rotation, während
die Brennkraftmaschine angetrieben wird, selbst wenn das Klimatisierungssystem
nicht betätigt
werden muss. Wenn also das Kühlmittel
nicht verdichtet werden muss, wird ein elektromagnetisches im Durchlass
angeordnetes Ventil, welches eine Austragskammer mit einer Saugkammer
verbindet, geöffnet,
so dass die wirksame Volumenverdrängung im Wesentlichen auf null reduziert
wird.
-
Allgemein
gibt es andere Fälle,
wo eine Einwegkupplung in einem Kraftübertragungsmechanismus eingesetzt
wird, wie beispielsweise beschrieben in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku)
JP-07-72585 A, bei der eine Einwegkupplung zwischen einer Riemenscheibe
(entweder der Kurbelwellenriemenscheibe oder der Riemenscheibe auf
der Abtriebsseite) und einer Rotationswelle vorgesehen ist, um die
Verminderung der Betriebsdauer eines Riemens aufgrund der winzigen
Veränderung der
Rotationsgeschwindigkeit in einer Kolbenbrennkraftmaschine zu verhindern,
was zu einer Verminderung des Antriebsmoments führt, so dass die Kurbelwellenriemenscheibe
in Rotation in entgegengesetzter Richtung durch die abtriebsseitige
Riemenscheibe angetrieben wird, und eine übermäßige Spannung wird im Band
auf der Abtriebsseite aufgebaut, was zur Verminderung der Lebensdauer
des Riemens führt.
Auch sind technische Mittel offenbart in der nicht geprüften japanischen
Patentveröffentlichung (Kokai)
JP-06-129449 A, bei der bei einer Einwegkupplung vom Freilauftyp,
die für
den oben genannten Zweck verwendet werden kann und bei der die Kraftübertragung
durch sog. roll-over bzw. Überrolleffekt
behindert werden kann, der äußere Ring
der Einwegkupplung gehärtet
wird, um das Auftreten von Verformungen des äußeren Rings zu verhindern.
-
Ist
ein Kompressor auf diese Weise aufgebaut, wobei eine Einwegkupplung
anstelle einer elektromagnetischen Kupplung Einsatz findet, derart, dass
die Rotationswelle des Kompressors immer am Rotieren gehalten wird,
während
die Brennkraftmaschine arbeitet, kann die auf die Rotationswelle
des Kompressors wirkende Momentenlast exzessiv groß für den Fall
eines Versagens oder Festfressens des Kompressors werden, und im
Ergebnis kann der Riemen zwischen einer Kurbelwellenriemenscheibe
der Brennkraftmaschine und einer kompressorseitigen Riemenscheibe
reißen
oder die Brennkraftmaschine zum Stillstand kommen und das Fahrzeug
nicht weiter fahren oder ein Momentenstoß kann erzeugt werden, der
für die
Fahrzeuginsassen unangenehm fühlbar
ist.
-
Um
diese mit einem Kompressor ohne elektromagnetische Kupplung zusammenhängenden Probleme
zu lösen,
ist es notwendig, dass ein Element, wie beschrieben in der nicht
geprüften
japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) JP-2001-317456 A, welches bricht, wenn eine übergroße Momentenlast
oberhalb eines vorbestimmten Wertes irgendwo in dem Kraftübertragungsweg
von der Riemenscheibe zur Rotationswelle des Kompressors angelegt
wird, vorgesehen wird. Dies kann jedoch zu einem anderen Problem
wie einer Zunahme der Anzahl von Teilen, einer Zunahme der Größe aufgrund
des geforderten Zusatzraums, um so ein Element um die Riemenscheibe
oder dergleichen herum vorzusehen oder zu einer komplizierten Form
führen, die
für Teile
wie die Riemenscheibe erforderlich wird. Auch wird im oben beschriebenen
Stand der Technik die Funktion eines Drehmomentenbegrenzers realisiert
durch das Brechen eines Elements und, da das Timing des Auftretens
des Brechens des Elements abhängig
von verschiedenen Faktoren wie den Oberflächencharakteristiken des Elements,
der Metallographie des Materials, der Temperatur und der Alterungserscheinungen
schwankt, tritt ein anderes Problem auf, indem das Element während des
Normalbetriebs brechen kann oder das Element bricht nicht, selbst
wenn das vorbestimmte Moment überschritten wid.
-
DE 197 38 250 A1 beschreibt
eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einer Kompressoreinheit, welche
mechanisch mittels eines Antriebsaggregats und auch mittels eines
Zusatzaggregats antreibbar ist, wobei eine Kupplung den wahlweisen
Antrieb ermöglicht.
-
DE 695 14 429 T2 beschreibt
einen Parallelhybridantrieb für
ein Kraftfahrzeug, welches wahlweise von einem Verbrennungsmotor
oder einem Elektromotor angetrieben werden kann, wobei eine drehrichtungsgeschaltete
Kupplung den wahlweisen Antrieb ermöglicht.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kompressor mit Einwegkupplung
bereitzustellen, bei welchem bei normalerweise effizienter Drehkraftübertragung
eine Beschädigung
der Rotationskraftquelle infolge einer Beschädigung des Kompressors vermieden
wird.
-
Diese
Aufgabe wird durch den Kompressor gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Ein
mit einem Momentenbegrenzer der vorliegenden Erfindung ausgestatteter
Kompressor ist ein Rotationskompressor, der mit einem Kraftübertragungsmechanismus
ausgestattet und unter Drehung über
einen Kraftübertragungsmechanismus
durch eine äußere Drehkraftquelle
angetrieben wird, wobei der Kraftübertragungsmechanismus einen
Einwegkupplungsabschnitt umfasst und so konstruiert ist, dass, solange
die auf den Kompressor wirkende Momentenlast sich innerhalb des
Bereichs des Normalwerts befindet, der Einwegkupplungsabschnitt
sich in einem Eingriffszustand befindet, so dass er die Rotationskraft
von der Rotationskraftquelle auf den Kompressor überträgt, während, wenn die auf den Kompressor
wirkende Momentenlast in unüblicher
Weise zunimmt und einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Einwegkupplungsabschnitt
außer
Eingriff kommt und die Übertragung
der Drehkraft von der Drehkraftquelle zum Kompressor abschaltet
und, ist einmal die Übertragung
der Rotationskraft abgeschaltet, wird Rotationskraft nicht mehr übertragen.
-
Befindet
sich also der Kompressor in Normalbetrieb und die auf den Kompressor
wirkende Momentenlast innerhalb des Bereichs des Normalwerts, so
ist die Einwegkupplung im Eingriffszustand, so dass die Drehleistung
effizient von der Drehkraftquelle auf den Kompressor übertragen
wird, nimmt jedoch die auf die Rotationswelle wirkende Momentenlast
in unüblicher
Weise aufgrund irgend eines Grundes, beispielsweise aufgrund des
Fressens des Kompressors oder dergleichen, zu, dann kommt der Einwegkupplungsabschnitt
außer
Eingriff, so dass die Übertragung
der Drehleistung von der Drehkraftquelle auf den Kompressor abgeschaltet
wird und der Abschaltzustand aufrecht erhalten wird. So wirkt der Einwegkupplungsabschnitt
als Momentenbegrenzer, so dass keine übermäßige Momentenlast auf die Rotationskraftquelle
wirkt und kein Momentenstoss auftritt und keinerlei Beschädigung in
der Rotationskraftquelle hervorgerufen wird.
-
Dabei
ist der Einwegkupplungsabschnitt als Einwegkupplung vom Rollentyp
konstruiert. Zusätzlich
zur Bildung eines ersten Taschenabschnitts, der gewöhnlich in
Umfangsrichtung auf einer Seite der Keilfläche auf dem äußeren Ring
oder dem inneren Ring in Eingriff mit der Rolle des Einwegkupplungsabschnitts
vorgesehen ist, ist ein zweiter Taschenabschnitt auf der anderen
Seite der Keilfläche
gebildet. Wenn die Momentenlast in ungewöhnlicher Weise zunimmt und
einen vorbestimmten Wert überschreitet,
wird hierdurch die Rolle in die zweite Tasche fallen und außer Eingriff
mit der Keilfläche
kommen, so dass verhindert wird, dass die übermäßige Momentenlast einen ungünstigen
Effekt auf die Rotationskraftquelle ausübt.
-
Ist
eine Hilfskraftquelle im Kraftübertragungsmechanismus
vorgesehen, so kann der Kompressor unter Drehung durch die Hilfskraftquelle
anstelle der Hauptrotationskraftquelle angetrieben werden, während der
Einwegkupplungsabschnitt als Drehmomentbegrenzer arbeitet und es
ermöglicht, dass
die Hauptdrehkraftquelle in einem Stoppzustand gehalten wird.
-
Ist
ein aus einem elastischen Material gebildeter Stossdämpfer im
Kraftübertragungsweg
vorgesehen, so kann der Stoss aufgrund der Veränderung des Moments reduziert
werden und der Eintritt von Fremdmaterialien wie Staub, Wasser, Öl oder dergleichen
i8n den Kraftübertragungsmechanismus durch
geeignete Auslegung der Konstruktion des Stossdämpfers verhindert werden.
-
Der
Kraftübertragungsmechanismus
für den Kompressor
der vorliegenden Erfindung lässt
sich weitestgehend im Inneren der Riemenscheibe zur Aufnahme der
Drehleistung von der Drehleistungsquelle unterbringen. Der Kraftübertragungsmechanismus
kann hierdurch kompakt ausgebildet werden.
-
Eine
Hilfskraftquelle, die im Inneren des Kraftübertragungsmechanismus für den Kompressor vorgesehen
sein kann, besteht bevorzugt aus einem Elektromotor, der von einer
Kraftquelle für
einen Elektromotor, beispielsweise einer Batterie, betätigt wird.
Da ein Elektromotor sehr kompakt sein kann, kann er im Inneren einer
Riemenscheibe untergebracht werden.
-
Ist
ein Lagerabschnitt zusammen mit dem Einwegkupplungsabschnitt, wie
er in dem Kraftübertragungsmechanismus
des Kompressors der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorgesehen,
so lässt
sich die Konzentrizität
des äußeren Rings
und des inneren Rings des Einwegkupplungsabschnitts leicht aufrecht
erhalten.
-
Der
bei dem Kraftübertragungsmechanismus
verwendete Einwegkupplungsabschnitt des Kompressors der vorliegenden
Erfindung kann außerhalb
des Gehäuses
des Kompressors vorgesehen sein oder kann innerhalb des Kompressorgehäuses eingebaut
werden. Im letztgenannten Fall lässt sich
die Schmierung des Einwegkupplungsabschnitts gemeinsam unter Verwendung
von im Kompressor zirkulierendem Schmiermittel durchführen. So
wird das Schmiersystem vereinfacht und Verschleiß und Überhitzen des Einwegkupplungsabschnitts
kann in verlässlicher
Weise verhindert werden.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine geschnittene Vorderansicht und zeigt einen Kompressor nach
eine ersten Ausführungsform
der Erfindung.
-
2 ist
ein Seitenschnitt längs
der Linie II-II der 1;
-
3 ist
ein vergrößerter Seitenschnitt
und zeigt einen wesentlichen Teil der 2;
-
4 ist
ein Seitenschnitt und zeigt einen anderen Arbeitszustand des wesentlichen
in
-
3 gezeigten
Teils;
-
5 ist
eine Ansicht von vorne im Vertikalschnitt eines Kompressors, der
nicht im Schutzbereich liegt;
-
6 ist
eine Seitenansicht im Schnitt längs der
Linie VI-VI der 5 und zeigt einen wesentlichen
Teil des Beispiels aus 5;
-
7 ist
eine geschnittene Seitenansicht und zeigt einen anderen Arbeitszustand
des wesentlichen in 6 gezeigten Teils;
-
8 ist
eine Vorderansicht im Vertikalschnitt und zeigt einen Kompressor
nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung; und
-
9 ist
eine Ansicht von vorne im Vertikalschnitt gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
-
BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ein
mit einem Drehmomentbegrenzer nach der vorliegenden Erfindung ausgestatteter
Kompressor wird nun genauer mit Bezug auf die 1 bis 4,
die eine erste Ausführungsform
zeigen, beschrieben. Der Kompressor selbst ist einer vom Taumelscheibentyp,
vom Evolutentyp, vom Schaufeltyp oder ein anderer Verdrängungskompressor,
und ist so aufgebaut, dass er einen Arbeitszustand bei einem Verdrängungsvolumen
gleich null erreichen kann. Das Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht jedoch nicht in der Konstruktion des Kompressors, sondern
dem im Kompressor vorgesehenen Kraftübertragungsmechanismus.
-
Der
Kraftübertragungsmechanismus
gehört zu
dem sog. Hybridantriebssystem. Wird der Kompressor als Kühlkompressor
in einer auf einem Fahrzeug installierten Klimaanlage eingesetzt,
so wird der Kraftübertragungsmechanismus
verwendet, um rotativ den Kompressor selektiv anzutreiben und dabei entweder
eine (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine zu verwenden, bei der
es sich um die Hauptantriebsquelle beim Antrieb des Fahrzeugs handelt oder
einen Elektromotor zu verwenden, der in den Kraftübertragungsmechanismus
selbst als Hilfskraftquelle eingebaut ist. In den Zeichnungen bezeichnet das
Bezugszeichen 1 eine Riemenscheibe zur Aufnahme von Drehleistung über einen
Riemen von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Die Riemenscheibe 1 ist über ein
Lager 2 an einem vorragenden Teil 8a gelagert,
der von einem Teil des Gehäuses
des Kompressors 8 vorsteht. Mit 3 ist ein Stoßdämpfer aus
elastischem Material, wie synthetischem Kautschuk, bezeichnet, der
mit Wärme
an die Ringaußenumfangsfläche des
Endteils der Riemenscheibe 1 gebunden ist. Wie in 2 gezeigt,
wird eine Vielzahl von Nuten 31 auf der Außenumfangsfläche des
stoßabsorbierenden
Dämpfers 3 ausgebildet.
-
Das
Bezugszeichen 4 bezeichnet eine schalenartige Nabe mit
einer Öffnung
in einem Mittelteil, und eine Vielzahl von Konvexitäten 41 sind
auf dem Außenumfangsteil
ausgebildet, so dass sie nach innen in einer radialen Richtung vorstehen.
Diese Konvexitäten 41 sind
jeweils in die Nuten 31 des stoßabsorbierenden Dämpfers 3 eingepasst.
Die Riemenscheibe 1 kommt in Eingriff mit der Nabe 4 über den stoßabsorbierenden
Dämpfer 3,
der aus elastischem Material geformt ist und überträgt so die Drehleistung (das
Moment) elastisch und unterdrückt
Stöße aufgrund
von Momentenschwankungen, während gleichzeitig
verhindert wird, dass Wasser, Staub oder dergleichen durch einen
Spalt in den Innenraum der Riemenscheibe 1 eindringen.
-
Das
Bezugszeichen 5 steht für
eine Einwegkupplungseinheit, die sich zusammensetzt aus einem Einwegkupplungsabschnitt 53 vom
Rollentyp und einem Lagerungsabschnitt 56, beispielsweise Kugellagern
im Falle der ersten Ausführungsform. Die
detaillierte Struktur des Einwegkupplungsabschnitts 53 ist
in 3 gezeigt. Der Einwegkupplungsabschnitt 53 umfasst
einen äußeren Ring 51,
einen inneren Ring 52 und eine Vielzahl von Rollen 53a,
Federn 53d zum Beaufschlagen der jeweiligen Rollen 53a in
Richtung entgegengesetzt zur Drehantriebsrichtung R des Kompressors 8,
am äußeren Ring 51 sind
Träger 53e zum
Halten der jeweiligen Federn 53d befestigt. Der Lagerungsabschnitt 56 ist vorgesehen,
um die Konzentritzität
zwischen dem äußeren Ring 51 und
dem inneren Ring 52 des Einwegkupplungsabschnitts 53 aufrecht
zu erhalten. Aus diesem Grund werden der äußere Ring 51 und der
innere Ring 52 des Einwegkupplungsabschnitts 53 in
einer axialen Richtung verlängert,
so dass der äußere Ring
und der innere Ring des Lagerungsabschnitts 56 gebildet
werden. Die Rolle 53 kann eine sphärische Kugel sein.
-
Der äußere Ring 51 hat
eine Außenumfangsfläche, die
in die mittige Öffnung
der Nabe 4 eingepasst ist, so dass eine integrale Einheit
gebildet wird. Eine Innenumfangsfläche des äußeren Rings 51 im Einwegkupplungsabschnitt 53 ist
nicht eine glatte Zylinderfläche,
sondern verfügt über Keilflächen 53b, die
eine Keilwirkung auf die Rollen 53a, erste Taschenabschnitte 53f und
zweite Taschenabschnitte 53c jeweils vor und hinter den
Keilflächen 53b in
der Drehrichtung R ausüben.
Die Keilfläche 53b ist
geringfügig
relativ zur Tangentialrichtung geneigt und bildet einen Angriffswinkel
in Vorwärtsrichtung
bezüglich
der Drehantriebsrichtung R. Die Keilfläche 53b, und damit
der äußere Ring 51,
hat eine geeignete Elastizitätsgröße und,
wird die Rolle 53a gegen diese mit einer Kraft gepresst,
die nicht geringer als ein bestimmter Wert ist, so kann sie sich
elastisch oder plastisch verformen und nimmt die Rolle 53a auf.
Wenn die Keilfläche 53b geformt
ist, beispielsweise als kleine Ebene, und die Länge der Keilfläche 53b längs der
Umfangsrichtung des äußeren Rings 51 geeignet
vergrößert wird,
wird der oben genannte erste Taschenabschnitt 53f und der
zweite Taschenabschnitt 53c natürlich vor und hinter der Keilfläche 53b geformt.
-
Während bei
dem Einwegkupplungsabschnitt 53 im Kompressor der ersten
Ausführungsform
die Keilfläche 53b der
für die
Rolle 53a und der erste Taschenabschnitt 53f sowie
der zweite Taschenabschnitt 53c vor und hinter der Keilfläche 53b auf
der Innenumfangsfläche
des äußeren Rings
geformt sind, ist die äußere Umfangsfläche des
inneren Rings 52 als eine glatte Zylinderfläche geformt
und ermöglicht
so ein freies Rollen der Rolle 53a. Wenn daher der äußere Ring 51 relativ
zum inneren Ring 52 in der gleichen Richtung wie der Drehantriebsrichtung
R des Kompressors 8 bewegt wird, wird die Rolle 53a wie
ein Keil zwischen der Keilfläche 53b des äußeren Rings 51 und
der Außenumfangsfläche des inneren
Rings 52 eingefangen, so dass sie gegeneinander verriegelt
sind und eine relative Drehung verhindern. Im Ergebnis drehen sich
der innere Ring 52 und der äußere Ring 51 als integrale
Einheit.
-
Wenn
andererseits der äußere Ring 51 ruht und
der innere Ring 52 sich in der gleichen Richtung wie der
Drehantriebsring R des Kompressors dreht, fällt die Rolle 53a in
den ersten Taschenabschnitt 53f. Auch wenn der äußere Ring 51 relativ
zum inneren Ring 52 in der gleichen Richtung wie die Drehantriebsrichtung
R bewegt wird, kommt die Rolle 53a zunächst in Eingriff mit der Keilfläche 53b,
so dass der äußere Ring 51 relativ
zum inneren Ring 52 verriegelt wird, so dass der innere
Ring 52 sich mit dem äußeren Ring 51 in
der Richtung R dreht. Wenn jedoch eine Momentenlast bei oder oberhalb
eines bestimmten Wertes auf den inneren Ring 52 wirkt,
und der äußere Ring 51 gegen
dieses Moment gedreht wird, so wird die Keilfläche 53b elastisch
oder plastisch verformt, so dass die Rolle in den zweiten Taschenabschnitt 53c fällt. In
diesen Taschenabschnitten 53f, 53c ist die Trennung
von der äußeren Umfangsfläche des
inneren Rings 52 größer als
der Durchmesser der Rolle 53a, so dass die Rolle 53a nicht
länger
den äußeren Ring 51 und
den inneren Ring 52 relativ zueinander verriegeln kann;
eine Drehkraft wird daher nicht von dem äußeren Ring 51 und
dem inneren Ring 52 auf den jeweils anderen übertragen.
Somit drehen sich der innere Ring 52 und der äußere Ring 51 frei
relativ zueinander.
-
Die
Innenumfangsfläche
des inneren Rings 52 der Einwegkupplungseinheit 5 umfasst
eine Zylinderfläche,
die an der Rotationswelle 6 des Kompressors 8 angebracht
ist und einen Abschnitt mit Innengewinde, der gegen einen Abschnitt 61 mit
Außengewinde
auf dem Endteil der Drehwelle 6 verschraubt wird, welche
zusammen den Innenring mit der Rotationswelle 6 zur Bildung
einer integralen Einheit verbinden.
-
Das
Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Elektromotor, der innerhalb
der Riemenscheibe 1 konstruiert ist und der einen Rotor 71 umfasst,
der an der Rotationswelle 6 des Kompressors 8 befestigt
ist, sowie einen Stator 72, der an dem vorragenden Abschnitt 8a befestigt
ist, der in einer Axialrichtung vom Gehäuse des Kompressors 8 vorsteht.
Bei der gezeigten Ausführungsform
wird der Rotor 71 über
die Mittelöffnung
an die Rotationswelle 6 angepasst und sandwichartig angeordnet
und befestigt zwischen der Abstufung 62 der Rotationswelle 6 und
dem Innenring 52 der Einwegkupplungseinheit 5.
Der Rotor 71 kann so zusammen mit der Drehwelle 6 drehen.
Eine Vielzahl von Windungen 71a sind auf dem Rotor 71 vorgesehen
und diese Windungen sind mit einer äußeren Kraftquellenlinie über eine
Vielzahl von Schlupfringen oder Commutatoren (nicht gezeigt), die
am Rotor 71 befestigt sind, verbunden; eine Vielzahl von
Bürsten
oder dergleichen sind an der Gehäuseseite
befestigt, so dass sie gleitend hiermit in Eingriff kommen.
-
Der
Stator 72 umfasst eine schüsselartige Statorkonsole 72a,
die an der Mittelöffnung
an dem vorstehenden Abschnitt 8a des Gehäuses unter
Verwendung eines Schnapprings 8b und einer Vielzahl von
Magneten (Dauermagneten) 72b befestigt ist, die ihrerseits
gleichförmig
an der Innenfläche
des Umfangsteils befestigt sind, so dass sie der Außenumfangsfläche des
Rotors 71 gegenüberstehen.
Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform ein Motor vom Magnettyp
mit relativ geringem Kraftverbrauch als Elektromotor 7 Verwendung
findet, braucht der Motor vom Magnettyp nicht notwendigerweise als
Elektromotor der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, ein anderer
Typ von Elektromotor kann eingesetzt werden.
-
Die
Arbeitsweise des Kraftübertragungsmechanismus,
die im Kompressor der ersten Ausführungsform vorgesehen ist,
wird nun beschrieben. Während
die Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) des Fahrzeugs arbeitet,
wird die Riemenscheibe 1 über einen Riemen durch eine
Kurbelwellenriemenscheibe auf der Brennkraftmaschine angetrieben. Die
Drehung der Riemenscheibe 1 wird über den stoßabsorbierenden Dämpfer 3 auf
die Nabe 4 übertragen,
wodurch beim Einwegkupplungsabschnitt 53 der Einwegkupplungseinheit 5 der äußere Ring 51 in einer
integralen Einheit mit der Nabe 4 sich dreht, so dass unter
Drehung der innere Ring 52 zusammen als integrale Einheit
mit der Rotationswelle 6 des Kompressors 8 in
der gleichen Richtung wie die Drehantriebsrichtung R des Kompressors 8 angetrieben
wird; hiermit wird die Rolle 53a in Eingriff mit der Keilfläche 53b des äußeren Rings 51 gebracht
und der äußere Ring 51 und
der innere Ring 52 sind gegeneinander verriegelt. So wird
die Drehung der Nabe 4 auf die Rotationswelle 6 des
Kompressors 8 übertragen
und der Kompressor hierbei unter Drehantrieb bewegt, so dass er
das Kühlmittel
ansaugt und komprimiert und es in den Kühlkreislauf abgibt.
-
Handelt
es sich beim Kompressor 8 um einen vom variablen Verdrängertyp,
so kann die Klimaanlage im wesentlichen abgeschaltet sein, indem man
das Verdrängungsvolumen
auf null reduziert, selbst wenn die Brennkraftmaschine arbeitet
und die Riemenscheibe 1 somit gedreht wird. Somit braucht ein
Kraftübertragungsmechanismus
wie eine elektromagnetische Kupplung, wie sie gewöhnlich bei
der Rotationswelle 6 Verwendung findet, nicht vorgesehen
sein. Die Kühlkapazität der Klimaanlage
lässt sich
natürlich
frei regeln, indem das Verdrängungsvolumen
des Kompressors 8 nach Wunsch variiert wird.
-
Soll
die Klimaanlage in Gang gesetzt werden, beispielsweise im Fall von
Leerlauf-Stop-Regelung,
so dass die Brennkraftmaschine als Hauptantriebsquelle zum Stillstand
gekommen ist und die Riemenscheibe 1 und die Nabe 4 sowie
der äußere Ring 51 der
Einwegkupplungseinheit 5 zum Stillstand gleichzeitig mit
der Brennkraftmaschine gekommen sind, wird elektrische Leistung
auf den Elektromotor 7 von einer Kraftwelle, wie einer
Batterie, geliefert, um den Rotor 71 in Drehung zu versetzen,
so dass die Rotationswelle 6 des Kompressors 8,
befestigt am Rotor 71, unter Drehung angetrieben wird.
Das Liefern von Leistung an den Elektromotor 7 wird automatisch
durch eine elektronische Regeleinrichtung oder dergleichen (nicht
dargestellt) geregelt. Wird der Kompressor von einer Hilfsantriebsquelle
in Drehung versetzt, beispielsweise einem Elektromotor 7,
so kann der Kompressor das Kühlmittel
ansaugen, es komprimieren und an den Kühlkreislauf in der gleichen
Weise abgeben als wäre
er durch eine Brennkraftmaschine angetrieben. Selbst wenn der Kompressor
nicht vom variablen Verdrängungstyp
ist, lässt
sich das Abschalten der Klimaanlage oder der Regelung der Kühlkapazität frei durchführen, indem die
Leistungszufuhr an den Elektromotor 7 unterbrochen wird,
oder indem die Zuführung
von Leistung geregelt oder die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationswelle 6 variiert
wird.
-
Wird
der Elektromotor 7 in dieser Weise betrieben, so dreht
sich der Innenring 52 relativ zum im Ruhezustand befindlichen
Außenring 51 in
der gleichen Richtung wie der Drehantriebsrichtung R des Kompressors 8 beim
Einwegkupplungsabschnitt 53 der Einwegkupplungseinheit 5,
so dass die Rolle 53a die Feder 53d zusammendrückt und
in den ersten Taschenabschnitt 53f fällt. Im Ergebnis kommt die
Rolle 53a nicht in Eingriff mit der Keilfläche 53b und
der Innenring 52 kann sich relativ frei zum Außenring 51 drehen.
Der Einwegkupplungsabschnitt 53 wird so in einen gewöhnlichen
ausgerückten
Zustand verbracht und das durch den Elektromotor 7 erzeugte
Moment wird nicht unnötig
verbraucht.
-
Während der
Kühlmittelkompressor 8 der
Klimaanlage durch die Brennkraftmaschine als Hauptantriebsquelle
in Drehung versetzt wird, wenn die auf die Drehwelle 6 wirkende
Momentenlast ungewöhnlicherweise
aus irgend einem Grund steigt, beispielsweise durch ein Festlaufen
des Kompressors 8, besteht die Möglichkeit, dass der Riemen
auf der Riemenscheibe 1 bricht oder die Drehgeschwindigkeit der
Brennkraftmaschine plötzlich
fällt,
so dass ein Stoß auf
die Insassen des Fahrzeugs ausgeübt
wird. Mit der im Kompressor der ersten Ausführungsform vorgesehenen Kraftübertragung
jedoch, lassen sich solche Probleme vermeiden, da der Einwegkupplungsabschnitt 53 automatisch
vom Zustand des normalen Eingriffs, gezeigt in 3,
in den ausgerückten
in 4 gezeigten Zustand übergeht.
-
In
solch einem Fall also, wenn der Innenring 52 zu einem Halt
aufgrund des ungewöhnlich
gesteigerten Moments gebracht wird, wird die Presskraft der Rolle 53 ge gen
die Keilfläche 53b des äußeren Rings 51 ungewöhnlich groß und die
Keilfläche 53b verformt
sich elastisch oder plastisch und nimmt die Rolle 53a auf.
Im Ergebnis läuft
die Rolle 53a über die
Keilfläche 53b und
fällt in
den zweiten Taschenabschnitt 53c. Dies erzeugt Raum um
die Rolle 53a, so dass der äußere Ring 51 frei
bezüglich
der Brennkraftmaschine drehen kann und die Riemenscheibe 1,
selbst wenn der Innenring 52 zu einem Stop gebracht ist,
die oben genannten Probleme hierdurch vermieden werden können. Mit
dem im Kompressor der ersten Ausführungsform vorgesehenen Kraftübertragungsmechanismus
also, kann der Einwegkupplungsabschnitt 53 einen speziellen
Ausrückzustand
erfahren, derart, dass die Kraftübertragung
auf den Kompressor 8 abgeschaltet wird, während die Riemenscheibe 1 sich
dreht.
-
Kommt
die Brennkraftmaschine als Hauptantriebsquelle zum Stillstand und
wird der Kompressor 8 durch den Elektromotor 7 als
Hilfsantriebsquelle betätigt,
wird, wenn der Kompressor 8 sich festfrisst, ein ungewöhnlich großer Strom
im Elektromotor 7 gemäß der abnorm
gestiegenen Momentenlast fließen. Durch
Abschalten der Stromzufuhr, wird ein solcher ungewöhnlicher
Strom erfasst, lässt
sich also das Auftreten von irgend welchen Nachteilen verhindern. In
diesem Fall fällt
die Rolle 53a des Einwegkupplungsabschnitts in den ersten
Taschenabschnitt 53f des äußeren Rings 51 und
erzeugt einen gewöhnlichen
Ausrückzustand,
so dass der äußere Ring 51 und
die Nabe 4 und die hiermit gegenseitig verbundene Riemenscheibe
sowie der Riemen und die Brennkraftmaschine nicht ungünstig beeinflusst
werden.
-
Wenn
im oben genannten Zustand der Betrieb der Brennkraftmaschine wieder
aufgenommen wird, so wie im oben beschriebenen Fall, läuft die Rolle 53a des
Einwegkupplungsabschnitts 53 über die Keilfläche 53b und
fällt in
den zweiten Taschenabschnitt 53c, so dass, selbst wenn
der Kompressor 8 festfrisst, der äußere Ring 51 des Einwegkupplungsabschnitts 53 frei
drehen kann, und ungünstige Einflüsse auf
die Brennkraftmaschine oder das Auftreten von Problemen, wie das
Reißen
des Riemens, lassen sich verhindern.
-
Ist
also der Kraftübertragungsmechanismus auf
dem Kompressor der ersten Ausführungsform vorgesehen,
kann der Einwegkupplungseinheit 5 selbst eine Drehmomentenfunktion
erteilt werden, ohne dass dies zu besonderen Problemen, wie einem
Anstieg in der Anzahl der Teile oder einer Zunahme in der Größe der Einheit,
führen
würde.
Auch in diesem Fall erzeugt die Funktion als Drehmomentbegrenzer
keine Ergebnisse wie das Brechen eines Elements, welches schwierig
zu reparieren ist.
-
Wird
der äußere Ring
elastisch verformt, so wird auf der Keilfläche 53b keinerlei
Spur hinterlassen oder, selbst wenn der äußere Ring plastisch verformt
wird, wird nur ein geringer Strich der Rolle 53 auf der
Keilfläche 53b zurückbleiben.
Die Reparatur lässt
sich also nur durch Ersetzen der Einwegkupplungseinheit durchführen. Das
stabile Abschalten von Leistungscharakteristiken lässt sich
mit der Einwegkupplungseinheit erreichen, ohne auf andere Teile ungünstige Effekte
auszuüben.
-
Ist
im allgemeinen der Kompressor vom variablen Verdrängungstyp
und läuft
er im Leerlauf mit null Verdrängung,
so kann manchmal ein ungewöhnlichtes
Geräusch
durch die Oszillation der Riemenscheibe 1 oder der Teile
innerhalb des Kompressors 8 unter dem Einfluss der Momentenveränderung
der Kraftquelle, beispielsweise der Brennkraftmaschine, erzeugt
werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei
null Verdrängung
das auf die Rotationswelle 6 des Kompressors 8 wirkende
Moment um null mit einer gewissen Amplitude schwingt. Ist die Einwegkupplungseinheit 5 in
einem Teil des Kraftübertragungsmechanismus
des Kompressors 8 wie bei der ersten Ausführungsform
vorgesehen, so wird die negative Komponente des Moments nicht auf
die Innenseite des Kompressors 8 übertragen und im Ergebnis schwanken
bzw. schwingen Teile im Kompressor 8 nicht und ein nahe
dem Kompressor 8 erzeugtes Geräusch kann verhindert werden.
-
Die 5 bis 7 sind
Darstellungen eines Kompressors, der mit einem Drehmomentbegrenzer gemäß einem
Beispiel ausgestattet ist. Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform
wird der Einwegkupplungsabschnitt 53 einschließlich der
Keilfläche 53b und
die Rolle 53a in einer Einwegkupplungseinheit 5 verwendet,
die Teil des am Kompressor vorgesehenen Kraftübertragungsmechanismus ist.
Bei dem Beispiel wird ein Einwegkupplungsabschnitt 54 vom
Freilauftyp anstelle des oben beschriebenen Einwegkupplungsabschnitts 53 vom
Rollentyp verwendet. Wie aus 6, die den
Eingriffszustand zeigt, klar wird, umfasst dieser Einwegkupplungsabschnitt 54 einen äußeren Ring 55 mit
einer glatten Innenumfangsfläche
wie bei einer gewöhnlichen
Einwegkupplung vom Freilauftyp sowie einen Innenring 52,
der über
eine glatte Außenumfangsfläche verfügt, sowie
eine Vielzahl von Freilaufelementen 54a sind hierzwischen
eingefügt
und Federn 54b dienen als Rückhalteelemente, um die relative
Positionierung und Orientierung der Vielzahl von Freilaufelementen 54a aufrecht
zu erhalten.
-
Der
Einwegkupplungsabschnitt 54 vom Freilauftyp wird bewusst
so eingestellt, dass, wird ein Moment, das gleich oder zwei- bis
dreimal größer als das
Nennmoment ist, angelegt, der Freilauf 54a über den
Eingriffszustand des Innenrings 52 mit dem Außenring 55 in
den sog. "Überrollzustand" zurückgestellt,
indem das Moment nicht länger übertragen wird.
-
Wie
ein Vergleich von 5 mit 1 deutlich
macht, ist die Konstruktion des Kompressors gemäß dem Beispiel im Wesentlichen
die gleiche wie die Konstruktion bei der ersten Ausführungsform
bis auf die Einwegkupplungseinheit 5 im Kraftübertragungsmechanismus.
Wie bei der ersten Ausführungsform
ist der Kompressor bei der zweiten Ausführungsform auch mit einem Antriebsmechanismus versehen,
der zu dem Antriebsmechanismus vom sog. Hybridtyp gehört. So ist
der Kompressor 8 in dem Beispiel der 5 bis 7 auch
mit einer Riemenscheibe oder Blockrolle 1, einem stoßabsorbierenden
Dämpfer 3,
einer Nabe 4, einem Elektromotor 7 etc. versehen
und kann daher als Kühlmittelkompressor
vom Hybridantriebstyp für
eine Luftklimaanlage Verwendung finden.
-
Somit
ist entsprechend dem Kompressor in dem Beispiel, wenn eine Brennkraftmaschine
als Hauptantriebsquelle Verwendung findet und der Kompressor 8 unter
Drehantrieb durch die Brennkraftmaschine in Richtung R angetrieben
wird, der Einwegkupplungsabschnitt 54 vom Freilauftyp sich im
normalen Eingriffszustand, wie in 6 gezeigt, befindet,
so dass das Moment übertragen
wird und, kommt die Brennkraftmaschine zum Stillstand und wird der
Kompressor 8 durch einen Elektromotor 7 in Richtung
R unter Drehung angetrieben, so verkippt der Freilauf 54a geringfügig, so
dass der Einwegkupplungsabschnitt 54 in Ausrück- oder
Trennzustand gebracht wird, so dass, selbst wenn der Innenring 52 und
die Rotationswelle 6 durch den Elektromotor 7 gedreht
werden, der äußere Ring 55 zusammen
mit der Riemenscheibe 1 und der Nabe 4 in Ruhe
verbleiben können.
-
Für den Fall,
dass der Kompressor 8 sich festfressen sollte, wird der
Freilauf 54a des Einwegkupplungsabschnitts 54 vom
Freilauftyp durch eine ungewöhnlich überhöhte Momentenlast
in den Zustand des Überrollens
zurückgestellt,
so dass die Kraftübertragung
vom äußeren Ring 55 auf
den inneren Ring 52 abgeschaltet wird und andere Teile
somit daran gehindert werden, ungünstig beeinflusst zu werden.
Auf diese Weise wirkt der Einwegkupplungsabschnitt 54 vom
Freilauftyp in der Einwegkupplungseinheit 5 als Momen tenbegrenzer
und im Wesentlichen der gleiche Arbeitseffekt wie bei der ersten Ausführungsform
kann mit dem Kompressor gemäß dem Beispiel
erhalten werden.
-
8 ist
eine Darstellung eines Kompressors, der mit einem Momentenbegrenzer
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ausgestattet ist. Der auf dem Kompressor der zweiten
Ausführungsform
vorgesehene Kraftübertragungsmechanismus
ist keiner vom sog. Hybridtyp und umfasst auch keine eingebaute
Hilfsstromquelle wie einen Elektromotor 7, wie wir dies
in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und in dem Beispiel
gemäß den 5 bis 7 gesehen
haben. Der Kompressor 8 ist von einfacher Konstruktion,
ohne konstruktiv kompliziert zu sein, und es sind auch keine teuren
Kraftverbindungs- oder Trennmittel, wie eine Elektromagnetkupplung,
vorhanden. So beispielsweise wird ein variabler Kolbenkompressor
mit null Verdrängung
als Kompressor 8 verwendet. Insbesondere ist es notwendig,
dass der Kraftübertragungsmechanismus
auf dem Kompressor der zweiten Ausführungsform die Funktion eines
Momentenbegrenzers haben sollte.
-
Da
der Kompressor der zweiten Ausführungsform
nicht mit einem Hybridantriebsmechanismus versehen ist, wird er
schematisch so konstruiert, dass ein Elektromotor 7 als
Hilfsstromquelle aus dem Kraftübertragungsmechanismus
des Kompressors der ersten Ausführungsform
(1) oder aus dem Kraftübertragungsmechanismus des
Kompressors des Beispiels gemäß 5 genommen
wird. Insbesondere ist der Kompressor derart konstruiert, dass eine
Riemenscheibe 1 zur Aufnahme von Drehleistung von einer
Kraftquelle, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, über eine
Vielzahl von Rillen 1 in Axialrichtung, die hieraus aufgebildet
sind, verfügt und
die gleichmäßig um die
Rotationswelle 6 des Kompressors 8 angeordnet
sind; blockförmige
gummiartige elastische Körper 12 sind
jeweils in diesen Rillen 11 angeordnet.
-
Wie
beim Kompressor 8 der ersten Ausführungsform ist ein innerer
Ring 52 einer Einwegkupplungseinheit 5 an der
Rotationswelle 6 im Kompressor 8 der zweiten Ausführungsform
angeordnet und ein scheibenförmiger
Flanschteil 51a ist auf einem entsprechenden Außenring 51 mit
einer Scheibe 45 aus synthetischem Harz geformt, die einteilig
mit dem Flanschabschnitt 51a in einer Einheit ausgebildet
ist. Eine Vielzahl von Klauen 46 stehen vom Umfang der Scheibe 45 vor
und greifen hinter die oben genanten elastischen Körper 12 in
Umfangsrichtung der Riemenscheibe 1 relativ zur Drehantriebsrichtung
R des Kom pressors 8. Die elastischen Körper wirken daher in ähnlicher
Weise wie der stoßabsorbierende
Dämpfer 3 der
oben beschriebenen Ausführungsformen.
-
Ein
Einwegkupplungsabschnitt 53 mit Rollen 53a, ähnlich denen
bei der ersten Ausführungsform, ist
zwischen dem äußeren Ring 51 und
dem inneren Ring 52 der Einwegkupplungseinheit 5 ausgebildet. Der
Einwegkupplungsabschnitt 53 kann ersetzt werden durch einen
Einwegkupplungsabschnitt 54 vom Freilauftyp, ähnlich dem
in dem Beispiel der 5 bis 7. Andere
konstruktive Teile, wie das Hauptlager 2, können ähnlich dem
in der oben beschriebenen Ausführungsform
sein.
-
Im
Kompressor der zweiten Ausführungsform
wirkt eine konstruktive Komponente, ähnlich dem Einwegkupplungsabschnitt 53 oder 54,
in diesen der ersten Ausführungsform
oder des Beispiels als Drehmomentbegrenzer. So sollte im Falle,
dass das auf die Rotationswelle 6 wirkende Moment ungewöhnlich aufgrund
eines gewissen Grundes, wie beispielsweise Festfressen des Kompressors 8,
ansteigt, so fällt
die Rolle 53a in den zweiten Taschenabschnitt 53c,
der auf der Innenumfangsfläche
des äußeren Rings 5 (siehe 3)
geformt ist, so dass der Einwegkupplungsabschnitt 53 ausgerückt wird und
die Übertragung
des Moments von der Riemenscheibe 1 auf die Rotationswelle 6 unterbrochen
wird. Daher kann der gleiche Arbeitseffekt mit dem Kompressor der
zweiten Ausführungsform
mit seiner Einwegkupplungseinheit 5 und den elastischen
Körper 12 und
dergleichen als Teil des operativen Effekts erhalten werden, wie
er nach der ersten Ausführungsform
oder dem Beispiel erhalten wurde.
-
9 ist
eine Darstellung und zeigt einen Kompressor gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung. Diese dritte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Einwegkupplungseinheit 5,
die aus einem Einwegkupplungsabschnitt 53 mit der oben
genannten Konstruktion und einem Lagerungsabschnitt 56 besteht,
als eingebaute Einheit innerhalb des Gehäuses 10 des Kompressors 8 eingeschlossen
ist. Das Innere der Riemenscheibe 1 ist daher einfacher
als das Innere der Riemenscheibe 1 in der zweiten Ausführungsform.
Wieder wird ein Elektromotor 7, wie der der ersten Ausführungsform oder
in dem Beispiel, nicht in das Innere der Riemenscheibe 1 eingebaut,
es ist jedoch möglich,
einen solchen Elektromotor 7 vorzusehen. Eine Scheibe 9 wird
direkt am Endteil der Rotationswelle 6 befestigt und eine
Vielzahl von Klauen 46, ähnlich denen in der zweitten
Ausführungsform,
stehen in Axialrichtung vom Umfang der Scheibe 9 vor und
kommen in Eingriff mit den Rillen oder Ausnehmungen der Riemenscheibe 10 mit
hier zwischen gesetzten nicht dargestellten elastischen Körpern. Die
elastischen Körper wirken
hierbei in der gleichen Weise wie der stoßabsorbierende Dämpfer 3 in
der ersten Ausführungsform.
Der Kompressor kann so konstruiert sein, ohne dass die elastischen
Körper
vorgesehen sind, derart, dass Klauen 46 direkt in Eingriff
mit den Rillen der Riemenscheibe 1 kommen.
-
Der
in der dritten Ausführugsform
verwendete Kompressor ist ein solcher vom Taumelscheibentyp mit
variabler Verdrängung,
der das Arbeiten im Freilaufzustand bei null Verdrängung ermöglicht.
In diesem Fall ist die Rotationswelle 6 nicht direkt mit der
Antriebsplatte 13 verbunden und eine Einwegkupplungseinheit 5,
die aus einem Einwegkupplungsabschnitt 53 und einem Lagerungsabschnitt 56 der oben
beschriebenen Art besteht, ist hierzwischen vorgesehen. Der Einwegkupplungsabschnitt 53 ist ähnlich dem
in der ersten Ausführungsform
und kann ersetzt werden durch einen Einwegkupplungsabschnitt 54 vom
Freilauftyp, wie bei der zweiten Ausführungsform. Die Einwegkupplungseinheit 5 ist
weiter in den Innenraum des Kompressors 8 hinein angeordnet
als die Wellenabdichtungseinrichtung 14, beispielsweise
eine Lippendichtung, die an dem Teil angeordnet ist, wo die Rotationswelle 6 das
Gehäuse 10 des
Kompressors 8 durchdringt. Da andere Merkmale der Konstruktion
und die Arbeitsweise des Kompressors vom Taumelscheibentyp 8 an
sich bekannt sind, wird hier nur eine kurze Beschreibung gegeben.
-
Innerhalb
des Gehäuses 10 ist
eine im Wesentlichen scheibenförmige
Taumelscheibenplatte 15 bis zur Rotationswelle 6 eingeführt, so
dass sie sich frei mittels des zentralen Lochs verkippen lässt. Eine Kompressionsfeder 16 ist
auch an die Rotationswelle 6 herangeführt, derart, dass das eine
Ende von der Antriebsplatte 13 abgestützt wird, während das andere Ende der Feder 16 immer
die Taumelscheibenplatte 15 in Axialrichtung und nach rechts
in 9 vorspannt. Ein Arm 17 ist so ausgebildet,
dass er radial von einem Teil der Taumelscheibenplatte 15 vorsteht und
sein vorderes Ende steht in Gleiteingriff mit einer radialen Führungsnut 18,
die in der oben genannten Antriebsplatte 13 ausgebildet
ist. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet ein Radiallager, das
den vorstehenden Abschnitt der Antriebsplatte 13 sowie
ein Ende der Rotationswelle 6 über den genannten Lagerungsabschnitt 56 trägt. Das
Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Schublager, welches die
Axialkraft aufnimmt, die von der Taumelscheibenplatte 15 auf
die Antriebsplatte 13 in Zusammenhang mit dem Gehäuse 10 übertragen
wird. Das andere Ende der Rotationswelle 6 ist über ein
Ra diallager 21 durch den Mittelteil des Zylinderblocks 22 abgestützt, der
einteilig in einer Einheit mit dem Gehäuse 10 ausgebildet
ist.
-
Der
einen Teil des Gehäuses 10 bildende
Zylinderblock 22 verfügt über mehrere
(beispielsweise fünf)
Zylinderbohrungen 23, die gleichförmig um die Rotationswelle 6 angeordnet
sind. Ein Kolben 24 ist gleitverschieblich in jede der
Zylinderbohrungen 23 eingeführt und eine Arbeitskammer 25 wird
zum Ansaugen und Komprimieren von Fluid, beispielsweise einem Kühlmittel,
in dem Inneren der Zylinderbohrung 23 gebildet. Verbleibender
Raum im Gehäuse 10 bildet
eine Taumelscheibenkammer 26. Ein aus einem Material mit
hohem Gleitvermögen
und hohem Verschleißwiderstand
gebildeter Schuh 27 ist an einem Ende jedes Kolbens 24 abgestützt und
jeder Kolben 24 steht in Gleiteingriff mit dem Schuh 27 mit dem
Umfang der Taumelscheibenplatte 15. Ein Teil eines Fluids
(Kühlmittel)
wird an die Taumelscheibenkammer bei einem gewünschten Druck zwischen dem
Auslassdruck und dem Ansaugdruck des Kompressors 8 über ein
nicht dargestelltes Druckregelventil geliefert. Nach 9 ist
eine Feder 28, deren rechtes Ende durch den Teil des Zylinderblocks 22 auf
der Seite des Radiallagers 21 abgestützt ist, auf der Drehwelle 6 vorgesehen,
wie in einer Position eng am Radiallager 21 gezeigt ist.
-
Der
variable Verdrängungskompressor 8 vom
Taumelscheibentyp nach der vierten Ausführungsform ist wie oben beschrieben
aufgebaut. Wird die Riemenscheibe 1 unter Drehung über einen
Riemen durch eine Kraftquelle, beispielsweise eine nicht dargestellte
Brennkraftmaschine, angetrieben, so wird die Kraft oder Leistung
direkt von der Scheibe 9 mit Klauen 46 auf die
Rotationswelle 6 übertragen. Die
Kraft wird von der Rotationswelle 6 auf die Antriebsplatte 13 vermittels
des Einwegkupplungsabschnitts 53 der Einwegkupplungseinheit 5 übertragen,
wobei die Einwegkupplungseinheit 5 im allgemeinen in der
gleichen Weise wie nach der dritten Ausführungsform wirkt.
-
Da
die Antriebswelle 13 sich dreht, wird die Taumelscheibenplatte 15 daher
unter Drehung über die
Führungsnut 18 und
den Arm 17 angetrieben. Ist die Taumelscheibe 19 auch
nur geringfügig
relativ zur fiktiven Ebene senkrecht zur Rotationswelle 6 geneigt,
so wird jeder Kolben 24 gezwungen, sich hin- und hergehend
in der Zylinderbohrung 23 infolge des Drehens der Taumelscheibe 15 zu
bewegen. Die Arbeitskammer 25 wird hierdurch expandiert
oder zusammengezogen, so dass Fluid, wie das Kühlmittel, in die Arbeitskammer 25 über ein
nicht dargestelltes Saugventil beim Saughub angesaugt wird, wenn
die Arbeitskammer expandiert und das Fluid wird beim Kompressionshub
komprimiert, wenn die Arbeitskammer 25 schrumpft und dann
wird das Fluid in die nicht dargestellte Austragskammer ausgetragen. Durch
Komprimieren des Fluids in mehreren Arbeitskammern 25 während des
Kompressionshubs, wirkt eine Reaktion zur Kompression auf die Kolben 24 und
bildet Arbeitskammern 25, so dass diese Reaktion auf die
Kompression eine Schubkraft hervorruft, welche die Taumelscheibe 15 in
Axialrichtung (links in 9) gegen die Vorspannkraft der
Feder 16 drückt.
-
Wie
oben beschrieben, wird ein wünschenswerter
Regeldruck zwischen dem Auslassdruck und dem Saugdruck auf die Taumelscheibenkammer 26 durch
das nicht dargestellte Druckregelventil ausgeübt, so dass dieser Regeldruck
als Gegendruck auf sämtliche
Kolben 24 wirkt und jeden Kolben 24 in Richtung
nach rechts in 9 vorspannt. Daher wird die
axiale Stellung des mittleren Teils der Taumelscheibe 15 auf
der Rotationswelle 6 bestimmt durch das Gleichgewicht der
resultierenden Kraft der Reaktion zur auf den Kolben 24 wirkenden
Kompression in wenigstens einem Teil der Arbeitskammern 25,
und die resultierende Kraft des Gegendrucks auf die Taumelscheibenkammer 26,
das ist die axiale Vorspannkraft aufgrund des Regeldrucks und der
Vorspannkraft der Feder 16. Ist die axiale Stellung der
Taumelscheibe 15 bestimmt, wird der Kippwinkel der Taumelscheibe 15 und
damit die Größe des Hubs
der hin- und hergehenden Bewegung, die für sämtliche Kolben gleich ist,
bestimmt.
-
Das
Verdrängungsvolumen
des Kompressors 8 lässt
sich also kontinuierlich variieren durch Veränderung des Regeldrucks auf
die Taumelscheibenkammer 26 unter Verwendung des Druckregelventils.
-
Wird
der Regeldruck in der Taumelscheibenkammer 26 maximiert
(der Auslassdruck wird so geliefert, wie er ist), so werden sämtliche
Kolben 24 zum oberen Totpunkt gepresst, was den Hub zu
null macht; die Taumelscheibe 15 wird jetzt senkrecht zur Rotationswelle 6 (der
Kippwinkel ist in diesem Falle gleich null). So führt die
Rotation der Taumelscheibe 15 nicht zu einer hin- und hergehenden
Bewegung, die wesentliche Verdrängung
des Kompressors 8 wird zu null. Da keine Reaktion auf die
Kompression in diesem Zustand erzeugt wird, wird eine an einem Ende
freie Feder 28 auf der Rotationswelle 6 vorgesehen,
so dass eine Axialkraft erzeugt wird, die der Taumelscheibe 15 einen
minimalen Kippwinkel verleiht, indem der Mittelteil der Taumelscheibe 15 nach links
in 9 zurückgeschoben
wird, sobald der Regeldruck in der Taumelscheibenkammer 26 geringfügig abgesenkt
wird.
-
Wird
der Regeldruck in der Taumelscheibenkammer 26 minimiert
(der Saugdruck wird, wie er ist, angelegt), wird der Gegendruck
für sämtliche
Kolben abgesenkt und die Kolben 24 werden beim Kompressionshub
nach links in 9 durch die Reaktion auf die
Kompression geschoben, so dass der Mittelteil der Taumelplatte sich
nach links auf der Rotationswelle 6 verschiebt, so dass
der Kippwinkel der Taumelscheibe 15 erhöht wird. So wird der Hub der
hin- und hergehenden Bewegung für
sämtliche
Kolben 24 maximiert und damit die Verdrängung des Kompressors maximiert.
Indem man also einen beliebigen Regeldruck zwischen dem Auslassdruck
und dem Saugdruck annimmt, lässt
sich der Kippwinkel der Taumelscheibenplatte 15 beliebig
einstellen und das Verdrängungsvolumen
des Kompressors 8 kann auf einen beliebigen Wert variiert
werden.
-
Beim
Kompressor 8 der dritten Ausführungsform ist eine Einwegkupplungseinheit 5 zwischen
der Rotationswelle 6 und der Antriebsscheibe 13 vorgesehen
und, wird die Rotationswelle 6 unter Drehung über die
Riemenscheibe 5 oder dergleichen von einer Kraftquelle,
beispielsweise einer Brennkraftmaschine, in Antriebsrichtung des
Kompressors 8 angetrieben, so wird der Einwegkupplungsabschnitt 53 in
Eingriffszustand gerückt,
indem er die Leistung oder Kraft auf die Antriebsplatte 13 überträgt und die
Taumelscheibe 15 in Drehung versetzt. Wenn die Riemenscheibe 1 sich
dreht, drehen sich immer die Antriebsscheibe 13 und die
Taumelscheibe 15. Braucht ds Klimatisierungssystem nicht
betätigt
zu werden, so wird der Regeldruck der Taumelscheibenkammer 26 maximiert
und bringt den Kippwinkel der Taumelscheibe 15 auf null,
die hin- und hergehende Bewegung der Kolben 24 wird unterbrochen.
Der Kompressor 8 befindet sich also im Leerlaufzustand
und verbraucht in diesem Fall sehr geringe Leistung, so dass eine
elektromagnetische Kupplung oder dergleichen nicht zwischen Riemenscheibe 1 und
Rotationswelle 6 vorgesehen sein muss, um die Kraftübertragung
abzuschalten.
-
Wenn
aus irgend einem Grunde, wie dem Festfressen des Kompressors 8,
das von der Rotationswelle 6 auf die Antriebsscheibe 13 übertragene Moment
einen übermäßig großen Wert
erreicht, kommt der Einwegkupplungsabschnitt 53, wie oben beschrieben,
außer
Eingriff, so dass das gesamte System geschützt wird. Wenn die Riemenscheibe 1 zusammen
mit der Kraftquelle zum Stillstand gekommen ist oder wenn die Drehung
der Rotationswelle 6 momentan umgekehrt wird, beispielsweise
aufgrund einer Umkehrkomponente, die in der übertragenen Rotationskraft
durch verändernde
Rotation in der Kraftquelle eingeschlossen ist, so kommt der Einwegkupplungsabschnitt 53 außer Eingriff
und blockiert die Übertragung
der Umkehrkomponente auf den Kompressor 8.
-
So
lässt sich
im Wesentlichen der gleiche Arbeitseffekt mit dem Kompressor 8 nach
der dritten Ausführungsform
erreichen, verglichen mit dem der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.
Bei der dem Kompressor 8 der dritten Ausführungsform spezifischen
Konstruktion wird zusätzlich
die Einwegkupplungseinheit 5 als eingebaute Einheit innerhalb
des Gehäuses
des Kompressors 8 vorgesehen und verfügt daher über den Vorteil, dass die Schmierung
der Einwegkupplungseinheit 5 unter Verwendung eines Teils
des im Kompressor 8 zirkulierenden Schmieröls ausgeführt werden
kann. Beim Kompressor der dritten Ausführungsform wird also die Notwendigkeit
einer Schmierfettschmierung für
die Einwegkupplungseinheit 5 eliminiert, vorteilhaft können hierdurch
Probleme wie Verschleiß oder Überhitzung vermieden
werden.