DE19812312C2 - Drehmoment-Begrenzungsmechanismus - Google Patents

Drehmoment-Begrenzungsmechanismus

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmoment- Begrenzungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein typischer angetriebener Apparat, wie er beispielsweise aus der EP-0 254 295 A1 bekannt ist, wird direkt mit einer Leistungsquelle wie einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor gekoppelt und durch die Leistungsquelle angetrieben. Ein Drehmoment-Begrenzungsmechanismus ist manchmal zwischen dem Antriebsapparat und der Leistungsquelle angeordnet. Der Drehmoment-Begrenzungsmechanismus bringt die Leistungsquelle gewaltsam außer Eingriff mit dem angetriebenen Apparat, wenn eine Fehlfunktion in dem angetriebenen Apparat auftritt, beispielsweise wenn der Apparat blockiert ist. D. h., der Mechanismus verhindert, daß ein übermäßiges Lastdrehmoment aufgrund der Fehlfunktion in dem angetriebenen Apparat auf die Leistungsquelle einwirkt. Die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 63-19083 offenbart einen kupplungslosen fahrzeuginternen Kompressor, der einen solchen Drehmoment-Begrenzungsmechanismus hat. Der Kompressor hat eine Drehwelle und empfängt eine Leistung eines Motors durch eine mit dem Motor gekoppelte Riemenscheibe und die Drehwelle. D. h., ein Leistungsaufnehmer ist auf die Drehwelle aufgepreßt. Ein Paar abbrechbarer Zapfen steht von dem Empfänger vor. Die Zapfen stehen mit Bohrungen in Eingriff, die in der Riemenscheibe ausgebildet sind. Die Zapfen sind so konstruiert, daß sie gleichzeitig brechen, wenn sie eine übermäßige Drehmomentbelastung aufnehmen, die durch den Kompressor aufgebracht wird. Dies bringt die Riemenscheibe von der Drehwelle außer Eingriff. Demgemäß geht die Riemenscheibe in einen freilaufenden Zustand über. Der Motor wird somit nicht durch das übermäßige Lastdrehmoment beeinflußt.

In dem obigen Mechanismus aus dem Stand der Technik ist es schwierig, die Ermüdungsfestigkeit der Zapfen und die Vorhersagbarkeit des Werts des Lastdrehmoments, bei dem die Stifte brechen, zu verbessern. Das Lastdrehmoment, bei dem die Zapfen brechen, wird durch Berechnung bestimmt. Jedoch werden die Zapfen durch Drehmomentschwankungen, die kleiner als das berechnete Bruchdrehmoment sind, geschwächt. Ein Schwächen der Zapfen führt schließlich dazu, daß die Zapfen durch eine Drehmomentbelastung, die kleiner als das berechnete Bruchdrehmoment ist, brechen. Wenn der Kompressor entweder an- oder abgeschaltet wird, bringt die Riemenscheibe schnell ein Drehmoment auf die Zapfen auf. Dies beschleunigt die Ermüdung der Zapfen.

Da die Zapfen des weiteren so konstruiert sind, daß sie gleichzeitig brechen, muß die Bruchfestigkeit eines jeden Zapfens die Hälfte des berechneten Bruchdrehmoments sein. Dies bewirkt, daß jeder Zapfen noch anfälliger für Ermüdung ist. Als ein Ergebnis ist es wahrscheinlicher, daß die Zapfen durch ein Lastdrehmoment brechen, das kleiner als das berechnete Bruchdrehmoment ist.

Obwohl in dem oben genannten Mechanismus zwei oder mehr abbrechbare Zapfen verwendet werden, haben manche Mechanismen einen einzigen abbrechbaren Zapfen. In diesem Fall ist der Zapfendurchmesser nicht notwendigerweise klein. Für den Fall eines Mechanismus, der viele Zapfen hat, wird jedoch der einzelne Zapfen durch wiederholte Drehmomentschwankungen ermüdet und bricht schließlich bei einem Lastdrehmoment, das kleiner als das berechnete Bruchdrehmoment ist.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmoment-Begrenzungsmechanismus zu schaffen, der verhindert, daß ein Leistungsübertragungsbauteil während eines normalen Betriebes eines angetriebenen Apparates geschwächt wird und das Leistungsübertragungsbauteil unmittelbar dann bricht, wenn das Lastdrehmoment aufgrund einer Fehlfunktion in dem Antriebsapparat einen vorbestimmten Wert erreicht, wodurch eine Leistungsquelle von dem angetriebenen Apparat außer Eingriff gebracht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die das Erfindungsprinzip beispielhaft erläutern, offensichtlich.

Die Erfindung kann am besten zusammen mit den Zielen und Vorteilen unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen zusammen mit den dazugehörigen Zeichnungen verstanden werden.

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht, die einen Kompressor gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zeigt.

Fig. 2(a) ist eine Teilansicht im Querschnitt, die den Drehmoment-Begrenzungsmechanismus des Kompressors aus Fig. 1 zeigt.

Fig. 2(b) ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie 2b-2b in Fig. 2(a).

Fig. 3 ist eine Teilansicht im Querschnitt, gesehen von derselben Richtung wie Fig. 2(b), die ein Brechelement zeigt, das ein abbrechbares Bauteil berührt.

Fig. 4 ist eine Querschnittansicht wie Fig. 3, die ein gebrochenes abbrechbares Bauteil zeigt.

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht wie Fig. 3, die zeigt, wie der Antriebsrotor außer Eingriff mit dem angetriebenen Rotor ist.

Fig. 6 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie 6-6 in Fig. 1.

Fig. 7 ist eine Querschnittansicht entlang einer Linie 7-7 aus Fig. 1.

Fig. 8 ist eine Querschnittansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es wird nun ein Drehmoment-Begrenzungsmechanismus gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben. Der Mechanismus wird mit einem fahrzeuginternen Zubehörteil wie einem kupplungslosen Kompressor verwendet. Ein kupplungsloser Kompressor ist ein Kompressor, der keine Kupplung zwischen seiner Drehwelle und einer Riemenscheibe hat, die den Kompressor mit einer Leistungsquelle koppelt.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Frontgehäuse 2 an einer vorderen Endseite eines Zylinderblocks 1 oder einem Mittelgehäuse befestigt. Ein Rückgehäuse 3 ist an einer hinteren Endseite des Zylinderblocks 1 befestigt, wobei eine Ventilplatte 4, zwei Ventilklappenplatten 5A, 5B und eine Halteplatte 6 dazwischen angeordnet sind. Das Frontgehäuse 2 und der Zylinderblock 1 bilden eine Kurbelkammer 2a. Eine Drehwelle 7 ist drehbar in der Kurbelkammer 2a gelagert. Zwischen der Drehwelle 7 und dem Frontgehäuse 2 ist eine Lippendichtung 34 zur Abdichtung der Kurbelkammer 2a angeordnet. Ein vorderer Endabschnitt 7a der Drehwelle 7 steht von der Kurbelkammer 2a vor und ist mit einer Buchse 11 oder einem angetriebenen Rotor verschraubt. Ferner ist die Buchse 11 durch einen Schraubenbolzen 12 an der Welle 7 befestigt. Die Buchse 11 dreht deshalb zusammen mit der Drehwelle 7.

Das Frontgehäuse 2 hat eine zylindrische Wand 2b, die sich axial von dessen vorderen Ende erstreckt. Ein Schräglager 8 ist um die zylindrische Wand 2b montiert. Das Schräglager 8 gleitet axial und nimmt axiale und radiale Belastungen auf. Eine Riemenscheibe 9 oder ein Antriebsrotor ist an dem Lager 8 befestigt. Genauer gesagt umfaßt die Riemenscheibe 9 einen Verbindungsring 9a und einen Riemenscheibenkörper 9b. Der Verbindungsring 9a ist an dem äußeren Ring des Lagers 8 befestigt und hat eine kreisrunde Öffnung in der Mitte, durch die sich die Buchse 11 erstreckt. Der Riemenscheibenkörper 9b ist auf den Verbindungsring 9a preßgepaßt und durch einen Riemen 10 mit einem (nicht gezeigten) Fahrzeugmotor oder einer äußeren Leistungsquelle gekoppelt.

Wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, ist an dem entfernten Ende der Mittelöffnung des Rings 9a (im oberen Ende, wie in Fig. 2(a) zu sehen) eine Stufe ausgebildet. Die Stufe bildet zusammen mit dem entsprechenden Teil der Buchse 11 einen ringförmigen Raum 9f, der durch eine äußere zylindrische Wand 9c und eine innere zylindrische Wand 9e des Rings 9a oder innerer Oberflächen des Rings 9a gebildet wird. Der Abstand zwischen der äußeren Wand 9c und der Achse L der Drehwelle 7, oder der Radius der äußeren Wand 9c wird als R1 bezeichnet. Der Abstand zwischen der inneren Wand und der Achse L oder der Radius der inneren Wand 9e wird als R2 bezeichnet.

Der Radius der Buchse 11 ist etwas kleiner als der Radius R2. Deshalb ist ein Spielraum C1 zwischen einer äußeren Oberfläche der Buchse 11 und der inneren Oberfläche des Verbindungsrings 9a gebildet, wie in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigt ist. Eine ringförmige Radialwand, die senkrecht zur Achse L steht, schneidet die äußere Wand 9c.

In dem Raum 9f sind erste und zweite abbrechbare Metalldrähte 13 und 14 oder Leistungsübertragungsbauteile angeordnet. Die Drähte 13, 14 erstrecken sich radial und befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Drehwelle 7. Die Drähte 13, 14 sind so konstruiert, daß sie brechen, wenn eine übermäßige Belastung durch den Kompressor aufgebracht wird. Die ersten und zweiten Drähte 13 und 14 koppeln die Buchse 11 mit dem Verbindungsring 9a an gegenüberliegenden Stellen in Bezug zur Welle 7. Die Leistung des Motors wird durch die Riemenscheibe 9 und die ersten und zweiten Drähte 13, 14 auf einen fahrzeuginternen kupplungslosen Kompressor übertragen.

Ferner ist ein Zapfen 9d oder eine Brechvorrichtung in der ringförmigen radialen Wand des Verbindungsrings 9a angeordnet, wie in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigt ist. Der Zapfen 9d erstreckt sich parallel zur Achse L der Drehwelle 7. Deshalb steht der Zapfen 9d senkrecht zum ersten Draht 13, wie in Fig. 2(a) gezeigt ist. Ferner befindet sich der Zapfen 9d in der Nähe des ersten Drahts 13, wie in Fig. 2(b) gezeigt ist. Im speziellen ist der Zapfen 9d auf der nachlaufenden Seite des ersten Drahts 13 in Bezug zur Drehrichtung der Riemenscheibe 9 angeordnet. Somit folgt der Zapfen 9d dem Draht 13, wenn die Riemenscheibe 9 gedreht wird.

Die Kurbelkammer 2a beherbergt eine Stützplatte 15 und eine Schrägscheibe bzw. Taumelscheibe 16. Die Stützplatte 15 ist an der Drehwelle 7 befestigt. Die Taumelscheibe 16 ist so auf der Welle 7 gelagert, daß sie daran entlang gleitet und sich in Bezug zur Achse L der Drehwelle 7 neigt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, hat die Taumelscheibe 16 ein Paar Stützen 17, 18. Ein Paar Führungszapfen 19, 20 sind an den Stützen 17, 18 befestigt. Die Führungszapfen 19, 20 haben Führungskugeln 19a, 20a an den entfernten Enden. Die Stützplatte 15 hat einen vorstehenden Stützarm 15a. Ein Paar Führungsbohrungen 15b, 15c sind in dem Tragarm 15a ausgebildet. Die Führungskugeln 19a, 20a sind gleitfähig in den Führungsbohrungen 15b, 15c eingepaßt. Die Zusammenwirkung des Stützarms 15a und der Führungszapfen 19, 20 erlauben es der Taumelscheibe 16 zusammen mit der Drehwelle 7 zu drehen. Die Zusammenwirkung erlaubt ferner der Taumelscheibe 16, daß sie entlang der Achse L der Drehwelle 7 gleitet und in Bezug zur Achse L der Drehwelle 7 geneigt ist. Die Neigungsbewegung der Taumelscheibe 16 wird durch Gleiten der Führungskugeln 19a, 20a in den Führungsbohrungen 15b, 15c und durch Gleiten der Taumelscheibe 16 auf der Drehwelle 7 geführt. Wenn sich der Mittelpunkt der Taumelscheibe 16 zum Zylinderblock 1 hin bewegt, nimmt die Neigung der Taumelscheibe 16 ab.

Eine Feder 21 erstreckt sich zwischen der Stützplatte 15 und der Taumelscheibe 16. Die Feder 21 drängt die Taumelscheibe 16 in die Richtung (nach rechts in Fig. 1), um die Neigung der Taumelscheibe 16 zu vermindern. Der Anschlag eines Teils der Taumelscheibe 16 gegen einen Stopper 15d, der auf der Stützplatte 15 ausgebildet ist, begrenzt die maximale Neigung der Taumelscheibe 16.

Der Zylinderblock 1 hat eine Verschlußkammer 22 in seiner Mitte. Das Rückgehäuse 3 hat einen Ansaugdurchlaß 27 in seiner Mitte. Die Verschlußkammer 22 erstreckt sich entlang der Achse L der Drehwelle 7 und steht mit dem Ansaugdurchlaß 27 in Verbindung. Ein zylindrischer Verschluß 23 ist gleitfähig in der Verschlußkammer 22 untergebracht. Die Achse des Verschlusses 23 ist an der Achse L der Drehwelle 7 ausgerichtet. Der Verschluß 23 hat einen Abschnitt mit großem Durchmesser 23a und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 23b. Der Durchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser 23a entspricht demjenigen der Verschlußkammer 22 und der Durchmesser des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 23b ist kleiner als derjenige des Abschnitts mit großem Durchmesser 23a. Eine Beschichtung ist auf den Abschnitt mit großem Durchmesser 23a aufgebracht, um die Reibung zwischen dem Gleiten des Verschlusses 23 und der Verschlußkammer 22 zu reduzieren. Die Beschichtung ist beispielsweise aus einem Kunstharz wie Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt.

Im hinteren Ende der Verschlußkammer 22 ist eine Stufe 1c ausgebildet. Eine Feder 24 erstreckt sich zwischen der Stufe 1c und einer Stufe auf dem Verschluß 23, die durch den Abschnitt mit großem Durchmesser 23a und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser 23b gebildet ist. Die Feder 24 drängt den Verschluß 23 in eine Richtung zur Öffnung des Ansaugdurchlasses 27. Mit anderen Worten, die Feder 24 schiebt die hintere Seite oder eine Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses 23 weg von der Ventilklappenplatte 5A, wodurch der Verschluß 23 zur Taumelscheibe 16 hin gedrängt wird.

Das hintere Ende der Drehwelle 7 ist gleitfähig in den Verschluß 23 eingesetzt. Ein Radiallager 25 ist an der inneren Wand des Abschnitts mit großem Durchmesser 23a durch einen Schnappring 26 befestigt. Das hintere Ende der Drehwelle 7 ist durch die innere Wand der Verschlußkammer 22 gelagert, wobei das Radiallager 25 und der Verschluß 23 dazwischen angeordnet sind. Das Radiallager 25 gleitet mit dem Verschluß 23 an der Drehwelle 7 entlang.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, hat der Ansaugdurchlaß 27 einen kreisförmigen Querschnitt und seine Achse ist an der Achse L der Drehwelle 7 ausgerichtet. Wie vorstehend beschrieben wurde, steht der Ansaugdurchlaß 27 mit der Verschlußkammer 22 in Verbindung. Eine Positionieroberfläche 28 ist auf der Ventilplatte 5A um die innere Öffnung des Ansaugdurchlasses 27 herum ausgebildet. Die Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses 23 stößt gegen die Positionieroberfläche 28 an. Ein Anschlag der Verschlußoberfläche 23c gegen die Positionieroberfläche 28 verhindert, daß der Verschluß 23 weiter nach hinten bewegt wird (nach rechts in Fig. 1), weg von der Taumelscheibe 16.

Ein Axiallager 29 ist auf der Drehwelle 7 gelagert und befindet sich zwischen der Taumelscheibe 16 und dem Verschluß 23. Die Taumelscheibe 16 bewegt sich nach hinten, wenn sich ihre Neigung verringert. Wenn sie sich nach hinten bewegt, schiebt die Taumelscheibe 16 den Verschluß 23 mit dem Axiallager 29 nach hinten. Demgemäß bewegt sich der Verschluß 23 zur Positionieroberfläche 28 entgegen der Kraft der Feder 24. Der Verschluß 23 berührt schließlich die Positionieroberfläche 28. Das Axiallager 29 verhindert, daß eine Drehung der Taumelscheibe 16 auf den Verschluß 23 übertragen wird. Wenn der Verschluß 23 gedreht wurde, wird sich das Lastdrehmoment des Kompressors erhöhen. Genauer gesagt, wenn die Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses 23 die Positionieroberfläche 28 berührt, würde sich das Lastdrehmoment stark erhöhen. Kurz gesagt verhindert das Axiallager 29, daß sich das Lastdrehmoment erhöht.

Der Zylinderblock 1 hat Zylinderbohrungen 1a, die sich durch ihn hindurch erstrecken. Jede Zylinderbohrung 1a beherbergt einen einköpfigen Kolben 30. Die Drehbewegung der Taumelscheibe 16 wird durch ein Paar Schuhe 31 auf jeden Kolben 30 übertragen und in der dazugehörigen Zylinderbohrung 1a in ein lineares Hin- und Hergehen eines jeden Kolbens 30 umgewandelt.

Wie in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist, sind in dem Rückgehäuse 3 eine ringförmige Ansaugkammer 3a und eine ringförmige Auslaßkammer 3b ausgebildet. Die Ansaugkammer 3a dient als ein Ansaugdruckbereich, während die Auslaßkammer 3b als ein Auslaßdruckbereich dient. Die Ventilplatte 4 hat Ansaugöffnungen 4a und Auslaßöffnungen 4b. Die Ventilklappenplatte 5A hat Ansaugventilklappen 5a und die Ventilklappenplatte 5B hat Auslaßventilklappen 5b. Da sich jeder Kolben 30 von dem oberen Totmittelpunkt zum unteren Totmittelpunkt in der dazugehörigen Zylinderbohrung 1a bewegt, gelangt Kühlgas in der Ansaugkammer 3a durch die dazugehörige Ansaugöffnung 4a in die Zylinderbohrung 1a, während die dazugehörige Ansaugventilklappe 5a dazu gebracht wird, sich zu einer offenen Position zu verbiegen. Wenn sich jeder Kolben 30 in der dazugehörigen Zylinderbohrung 1a von dem unteren Totmittelpunkt zum oberen Totmittelpunkt bewegt, wird Kühlmittelgas durch die dazugehörige Auslaßöffnung 4b zur Auslaßkammer 3b ausgestoßen, während bewirkt wird, daß die zugehörige Auslaßventilklappe 5b in eine offene Position gebogen wird. Halter 6a sind auf der Halteplatte 6 ausgebildet. Jeder Halter 6a entspricht einer der Auslaßventilklappen 5b. Der Öffnungsbetrag einer jeden Auslaßventilklappe 5b wird durch Kontakt zwischen der Ventilklappe 5b und dem zugehörigen Halter 6a gebildet.

Ein Axiallager 32 befindet sich zwischen dem Frontgehäuse 2 und der Stützplatte 15. Das Axiallager 32 trägt die Reaktionskraft von Gaskompression, die durch die Kolben 30, die Schuhe 31, die Taumelscheibe 16, die Stützen 17, 18 und die Führungszapfen 19, 20 auf die Stützplatte 15 wirkt.

Die Ansaugkammer 3a ist mit der Verschlußkammer 22 durch eine Verbindungsbohrung 4c verbunden. Wenn die Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses 23 die Positionieroberfläche 28 berührt, wird die Verbindungsbohrung 4c von dem Ansaugdurchlaß 27 getrennt.

Die Drehwelle 7 umfaßt einen Durchlaß 33, der sich entlang ihrer Achse L erstreckt. Der Durchlaß 33 hat einen Einlaß 33a, der sich zur Kurbelkammer 2a in der Nähe der Lippendichtung 34 öffnet, und einen Auslaß 33b, der sich ins Innere des Verschlusses 23 öffnet. Ein Druckentlastungsloch 23d ist in der Wand des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 23b des Verschlusses 23 ausgebildet. Das Loch 23d verbindet das Innere des Verschlusses 23 mit der Verschlußkammer 22.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist in dem Rückgehäuse 3 und dem Zylinderblock 1 ein Versorgungsdurchlaß 35 ausgebildet. Der Versorgungsdurchlaß 35 verbindet die Auslaßkammer 3b mit der Kurbelkammer 2a. Ein elektromagnetisches Ventil 36 ist in dem Rückgehäuse 3 in der Mitte des Versorgungsdurchlasses 35 untergebracht. Das Ventil 36 umfaßt eine Ventilbohrung 36a, einen Solenoid 37 und einen Ventilkörper 38. Bei Erregung bringt der Solenoid 37 den Ventilkörper 38 dazu, die Ventilbohrung 36a zu schließen. Bei Enterregung bewirkt der Solenoid 37, daß der Ventilkörper 38 die Ventilbohrung 36a öffnet. Auf diese Art und Weise öffnet und schließt das elektromagnetische Ventil 36 den Versorgungsdurchlaß 35.

In dem Zylinderblock 1 ist ein Auslaß 1b zum Ausstoßen von Kühlmittelgas in der Auslaßkammer 3b nach draußen gebildet. Der Auslaß 1b ist mit dem Ansaugdurchlaß 27 verbunden, der Kühlmittelgas von einem externen Kühlmittelkreislauf 39 in die Ansaugkammer 3a einführt. Der externe Kühlmittelkreislauf 39 umfaßt einen Kondensator 40, ein automatisches Expansionsventil 41 und einen Verdampfer 42. Das Expansionsventil 41 regelt automatisch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittelgases am Auslaß des Verdampfers 42. Ein Temperatursensor 43 ist in der Nähe des Verdampfers 42 angeordnet. Der Temperatursensor 43 erfaßt die Temperatur des Verdampfers 42 und gibt Signale bezüglich der erfaßten Temperatur an einen Regler C ab.

Der Regler c erregt und enterregt den Solenoid 37 des elektromagnetischen Ventils 36 basierend auf der Temperatur, die durch den Temperatursensor 43 erfaßt wurde. Der Regler C ist ferner mit einem Klimaanlagenstartschalter 44 verbunden. Wenn der Schalter 44 angeschaltet ist, enterregt der Regler C den Solenoid 37, wenn die durch den Sensor 43 erfaßte Temperatur gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. Eine erfaßte Temperatur, die gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, stellt einen eisbildenden Zustand des Verdampfers 42 dar. Der Regler C enterregt ferner den Solenoid, wenn der Schalter 44 ausgeschaltet ist.

In dem Zustand in Fig. 1 wird der Solenoid 37 erregt und bewirkt, daß der Ventilkörper 38 den Versorgungsdurchlaß 35 verschließt. Deshalb wird unter Hochdruck stehendes Gas in der Auslaßkammer 3b nicht in die Kurbelkammer 2a geliefert. Kühlmittelgas in der Kurbelkammer 2a strömt durch den Durchlaß 33 und die Druckentlastungsbohrung 23d zur Ansaugkammer 3a. Demgemäß nähert sich der Druck in der Kurbelkammer 2a einem niedrigeren Druck in der Ansaugkammer 3a oder dem Ansaugdruck an. Die Taumelscheibe 16 wird zur maximal geneigten Position bewegt. Schließlich wird die Taumelscheibe 16 in der maximal geneigten Position gehalten und der Kompressor arbeitet mit der höchsten Verdrängung. Da das Kühlmittelgas in der Kurbelkammer 2a durch den Einlaß 33a, der sich nahe der Lippendichtung 34 befindet, strömt, schmiert Schmiermittel in dem Gas die Lippendichtung 34 und die Drehwelle 7 und verbessert die Abdichtung zwischen der Lippendichtung 34 und der Welle 7.

Wenn der Kompressor arbeitet, wobei die Taumelscheibe 16 maximal geneigt ist, wenn die Kühllast gering ist, sinkt die Temperatur des Verdampfers 42 auf die eisbildende Temperatur. Der Temperatursensor 43 sendet Signale hinsichtlich der Temperatur des Verdampfers 42 an den Regler C. Wenn die durch den Sensor 43 erfaßte Temperatur gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, enterregt der Regler C den Solenoid 37. Beim Enterregen bringt der Solenoid 37 den Ventilkörper 38 dazu, den Versorgungsdurchlaß 35 zu öffnen, wodurch er die Auslaßkammer 3b mit der Kurbelkammer 2a verbindet. Der Versorgungsdurchlaß 35 liefert anschließend unter hohem Druck stehendes Kühlmittelgas in der Auslaßkammer 3b zur Kurbelkammer 2a, wodurch der Druck in der Kurbelkammer 2a erhöht wird. Die Erhöhung des Drucks in der Kurbelkammer bewegt die Taumelscheibe 16 zu ihrer minimal geneigten Position.

Wenn die Neigung der Taumelscheibe 16 von der maximalen Neigung abnimmt, bewegt die Taumelscheibe 16 den Verschluß 23 entlang der Drehwelle 7 zum Ansaugdurchlaß 27, während die Feder 24 schrumpft. Die Verschlußoberfläche 23c berührt schließlich die Positionieroberfläche 28 und verschließt den Ansaugdurchlaß 27. Der Regler C enterregt ferner den Solenoid 37, um die Taumelscheibe 16 zur minimal geneigten Position zu bewegen, wenn der Schalter 44 ausgeschaltet ist.

Wenn die Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses die Positionieroberfläche 28 berührt, wird der Ansaugdurchlaß 27 geschlossen. Dies beendet die Strömung an Kühlmittelgas von dem Kühlmittelkreislauf 39 zur Ansaugkammer 3a. Demgemäß wird die Zirkulation an Kühlmittelgas in dem Kreislauf 39 gestoppt. Wenn der Ansaugdurchlaß 27 geschlossen ist, befindet sich die Taumelscheibe 16 in ihrer minimal geneigten Position. Auf diese Art und Weise wird die minimale Neigung der Taumelscheibe 16 durch den Kontakt zwischen der Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses 23 und der Positionieroberfläche 28 begrenzt.

Die minimale Neigung der Taumelscheibe 16 ist etwas größer als Null Grad. Die Taumelscheibe 16 befindet sich in der minimal geneigten Position, wenn sich der Verschluß 23 in der geschlossenen Position befindet, um die Verschlußkammer 22 von dem Ansaugdurchlaß 27 zu trennen. Die Taumelscheibe 16 bewegt den Verschluß 23 zwischen der geschlossenen Position und einer geöffneten Position (z. B. einer Position in Fig. 1), die von der geschlossenen Position entfernt ist.

Wie vorstehend beschrieben wurde ist die minimale Neigung der Taumelscheibe 16 größer als Null Grad. Deshalb wird Kühlmittelgas in den Zylinderbohrungen 1a zu der Auslaßkammer 3b ausgestoßen, sogar wenn die Neigung der Taumelscheibe 16 minimal ist. Etwas von dem Kühlmittelgas, das aus den Zylinderbohrungen 1a in die Auslaßkammer 3b gelangt, strömt durch den Versorgungsdurchlaß 35 in die Kurbelkammer 2a. Das Gas in der Kurbelkammer 2a strömt anschließend durch den Durchlaß 33 und die Entlastungsbohrung 23d in die Ansaugkammer 3a. Das Gas wird anschließend in die Zylinderbohrungen 1a gesaugt und durch die Kolben 30 zur Auslaßkammer 3b ausgestoßen. D. h., wenn die Neigung der Taumelscheibe 16 minimal ist, zirkuliert Kühlmittelgas innerhalb des Kompressors, wobei es durch die Auslaßkammer 3b oder den Auslaßdruckbereich, den Versorgungsdurchlaß 35, die Kurbelkammer 2a, den Durchlaß 33, die Druckentlastungsbohrung 23d, die Ansaugkammer 3a oder den Ansaugdruckbereich und die Zylinderbohrungen 1a geht. Die Drücke in der Auslaßkammer 3b, der Kurbelkammer 2a und der Ansaugkammer 3a unterscheiden sich voneinander. Die Zirkulation an Kühlmittelgas erlaubt es dem Schmiermittelöl, das in dem Gas enthalten ist, die sich bewegenden Teile des Kompressors zu schmieren.

Wenn sich der 23 in der geschlossenen Position befindet, erhöht eine Zunahme der Kühllast die Temperatur des Verdampfers 42. Wenn die durch den Sensor 43 erfaßte Temperatur des Verdampfers 42 die vorbestimmte Temperatur überschreitet, erregt der Regler C den Solenoid 37. Demgemäß bringt der Solenoid den Ventilkörper 38 dazu, den Versorgungsdurchlaß 35 zu schließen. Zu dieser Zeit wird der Druck in der Kurbelkammer 2a durch den Durchlaß 33 und die Druckentlastungsbohrung 23d entspannt. Die Abnahme des Drucks in der Kurbelkammer trennt die Verschlußoberfläche 23c des Verschlusses 23 von der Positionieroberfläche 28. Dies erhöht allmählich den Öffnungsbereich des Ansaugdurchlasses 27, wodurch allmählich die Menge an Kühlmittelgas ansteigt, die von dem Ansaugdurchlaß 27 in die Ansaugkammer 3a gelangt. Somit wird die Menge an Kühlmittelgas, die von der Ansaugkammer 3a in die Zylinderbohrungen 1a gesaugt werden, allmählich erhöht. Die Verdrängung des Kompressors steigt allmählich entsprechend. Der Auslaßdruck des Kompressors nimmt allmählich zu und das Drehmoment zum Betreiben des Kompressors nimmt auch allmählich zu. Auf diese Art und Weise ändert sich das Drehmoment des Kompressors nicht dramatisch in einer kurzen Zeit, wenn sich die Verdrängung vom Minimum zum Maximum verändert. Dies reduziert den Stoß, den Lastdrehmomentschwankungen mit sich bringt.

Wenn der Kompressor im Normalzustand arbeitet, wird ein Lastdrehmoment des Kompressors von der Drehwelle 7 durch die Buchse 11 und erste und zweite abbrechbare Drähte 13, 14 auf die Riemenscheibe 9 übertragen, wie in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigt ist. Wenn der Kompressor zu arbeiten beginnt oder aufhört, schwankt das Lastdrehmoment durch Veränderungen der Verdrängung des Kompressors. Die Lastdrehmomentschwankungen werden gleichmäßig durch die ersten und zweiten Drähte 13, 14 aufgenommen und ermüden deshalb die Drähte 13, 14 nicht.

Ein Lastdrehmoment, das größer als der vorbestimmte Wert ist, kann den Motor abwürgen oder den Riemen 10 abreißen. Wenn ein übermäßiges Drehmoment erzeugt wird, widersteht die Buchse 11 und die Drehwelle 7 der Drehung der Riemenscheibe 9. Deshalb, wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden die Drähte 13, 14 in der Drehrichtung der Riemenscheibe 9 deformiert. Wenn die Deformation ansteigt, durchdringt der Zapfen 9d den ersten Draht 13 an einer Kontaktstelle 13a. D. h., der erste Draht 13 wird einer größeren Belastung als der zweite Draht 14 unterworfen. Die Belastung, die durch das übermäßige Lastdrehmoment erzeugt wird, wird an der Kontaktstelle 13a am größten.

Wenn die durch den Zapfen 9d auf die Kontaktstelle 13a aufgebrachte Kraft den Draht 13 dazu bringt, seine Belastungsgrenze zu erreichen, bricht der Zapfen 9d den ersten Draht 13, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Als ein Ergebnis nimmt der zweite Draht 14 das übermäßige Lastdrehmoment alleine auf und wird um einen größeren Betrag belastet. Der zweite Draht 14 kann der zusätzlichen Belastung nicht widerstehen und bricht unmittelbar nachdem der erste Draht 13 gebrochen ist. Auf diese Art und Weise brechen die ersten und zweiten Drähte 13, 14 in Folge, wenn das Lastdrehmoment den vorbestimmten Wert erreicht. Demgemäß wird der Verbindungsring 9a von der Buchse 11 getrennt und die Riemenscheibe 9 geht in einen freilaufenden Zustand über.

Das obige Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

Wenn das Lastdrehmoment des Kompressors einen vorbestimmten Wert überschreitet, bricht der Zapfen 9d unmittelbar den ersten Draht 13. Anschließend wird die Kraft nur auf den zweiten Draht 14 aufgebracht, was den Draht 14 bricht. Mit anderen Worten, wenn das Lastdrehmoment den vorbestimmten Wert überschreitet, brechen die Drähte 13, 14 unmittelbar und das übermäßige Lastdrehmoment wird nicht von der Drehwelle 7 auf die Riemenscheibe 9 übertragen. Deshalb wird der Motor nicht durch das übermäßige Drehmoment beeinflußt und nicht durch das übermäßige Drehmoment abgewürgt.

Ein Brechelement (der Zapfen 9d) ist getrennt von den Drähten 13, 14 ausgebildet und die Drähte 13, 14 umfassen keine Konstruktion zur Förderung ihres Bruchs. Deshalb werden die Drähte 13, 14 nicht durch Lastdrehmomentschwankungen geschwächt, die kleiner als der vorbestimmte Wert sind. Solange keine Fehlfunktion wie ein Sperren in dem Kompressor auftritt, brechen die Drähte 13, 14 niemals aufgrund von Ermüdung.

Wenn die Drähte 13, 14 so konstruiert sind, daß sie gleichzeitig brechen, wie im Mechanismus aus dem Stand der Technik, muß die Bruchfestigkeit eines jeden der Drähte 13, 14 relativ gering sein. In diesem Ausführungsbeispiel jedoch sind die Drähte 13, 14 so konstruiert, daß sie in Folge brechen. Deshalb kann die Bruchfestigkeit der Drähte 13, 14, die beispielsweise durch den Durchmesser des Zapfens 9d bestimmt wird, erhöht werden. Dies verbessert die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Drähte 13, 14 gegenüber einer Ermüdung aufgrund von Drehmomentschwankungen während des normalen Betriebs des Kompressors.

Der Drehmoment-Begrenzungsmechanismus dieses Ausführungsbeispiels umfaßt die Drähte 13, 14 zur Kupplung des Verbindungsrings 9a mit der Buchse 11. Diese Konstruktion ist sehr einfach und reduziert die Anzahl an Teilen. Ferner benötigen die Drähte 13, 14 keine spezielle Behandlung und sind einfach herzustellen. Da sich die Drähte 13, 14 radial relativ zur Drehwelle 7 erstrecken, erhöht der Mechanismus nicht die axiale Größe des Kompressors, was einen wertvollen Raum in dem Motorraum eines Fahrzeugs bewahrt.

Es soll dem Fachmann klar sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen ausgebildet sein kann, ohne den Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere soll klar sein, daß die Erfindung in den folgenden Formen verkörpert werden kann.

Der Verbindungsring 9a wird durch zwei abbrechbare Drähte mit der Buchse 11 gekoppelt. Es können jedoch drei oder mehr abbrechbare Drähte verwendet werden. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, können z. B. drei abbrechbare Drähte 45, 46, 47 zur Kupplung des Rings 9a mit der Buchse 11 verwendet werden. Die Drähte 45, 46, 47 erstrecken sich radial und sind in gleichen Intervallen voneinander beabstandet. Ein erster Zapfen 48 oder eine Brechvorrichtung ist in der radialen Wand des Raums 9f vorgesehen und befindet sich in der Nähe des ersten Drahts 45. Genauer gesagt befindet sich der erste Zapfen 48 auf der nachlaufenden Seite des ersten Drahts 45 in Bezug zur Drehrichtung. Der Abstand zwischen dem Zapfen 48 und der äußeren Wand 9c des Raums 9f ist größer als der Abstand zwischen dem Zapfen 48 und der Buchse 11 (innere Wand 9e). In ähnlicher Weise ist ein zweiter Zapfen 49 oder eine Brechvorrichtung in der radialen Wand des Raums 9b vorgesehen und befindet sich in der Nähe des zweiten Drahtes 46. Genauer gesagt befindet sich der zweite Zapfen 49 auf der nachlaufenden Seite des zweiten Drahts 46 in Bezug auf die Drehrichtung. Der Abstand zwischen dem zweiten Zapfen 49 und der äußeren Wand 9c ist im wesentlichen gleich zu dem Abstand zwischen dem zweiten Zapfen 49 und der Buchse 11. Der Abstand zwischen dem ersten Draht 45 und dem ersten Zapfen 48 ist kleiner als der Abstand zwischen dem zweiten Draht 46 und dem zweiten Zapfen 49.

Wenn das Lastdrehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet werden die Drähte 45, 46, 47 in der Drehrichtung der Riemenscheibe 9 deformiert, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Da sich die Zapfen 48, 49 an unterschiedlichen radialen Positionen befinden, berühren der erste und zweite Zapfen 48, 49 den ersten und zweiten Draht 45, 46 an radial unterschiedlichen Positionen. Genauer gesagt berührt der erste Zapfen 48 den ersten Draht 45 an einer ersten Kontaktstelle 45a und der zweite Zapfen 49 berührt den zweiten Draht 46 an einer zweiten Kontaktstelle 46a, die einen größeren Radius als die erste Kontaktstelle 45a hat. Dies bewirkt, daß der erste Zapfen 48 den ersten Draht 45 um einen größeren Betrag deformiert als der zweite Draht 46 durch den zweiten Zapfen 49 deformiert wird. Ferner berührt der erste Zapfen 48 den ersten Draht 45 früher als der zweite Zapfen 49 den zweiten Draht 46 berührt, da der Abstand zwischen dem ersten Draht 45 und dem ersten Zapfen 48 kleiner als der Abstand zwischen dem zweiten Draht 46 und dem zweiten Zapfen 49 ist. Deshalb nimmt die erste Kontaktstelle 45a anfangs eine seitliche Kraft auf und wird mehr als die anderen Drähte belastet. Dies bricht den ersten Draht 45 früher als die anderen Drähte 46, 47. Da der zweite Draht 46 durch den zweiten Zapfen 49 um einen größeren Betrag als der dritte Draht 47 deformiert wird, nimmt als nächstes der zweite Draht 46 eine größere Belastung auf. Dies bricht den zweiten Draht 46. Schließlich nimmt der dritte Draht 47 die gesamte Last auf. Da der dritte Draht 47 der Last nicht widerstehen kann, wird der dritte Draht 47 umgehend gebrochen.

Der Mechanismus aus Fig. 8 hat dieselben Vorteile wie derjenige aus den Fig. 1 bis 7 und erlaubt es, daß sich der Wert eines Lastdrehmoments, bei dem die Drähte brechen, dem normalen Drehmoment annähert. Ferner werden, wenn das Lastdrehmoment den vorbestimmten Wert überschreitet, die Drähte 45, 46, 47 umgehend in Folge gebrochen. Die Zeiten, zu denen die Drähte, oder die Kraftübertragungsbauteile, brechen, werden durch Anpassen der Durchmesser der Übertragungsbauteile, der Abstände zwischen den Übertragungsbauteilen und den dazugehörigen Brechvorrichtungen und der Stelle der Brechvorrichtungen eingestellt. Diese Einstellungen erlauben es den Kraftübertragungsbauteilen in einer gewünschten Reihenfolge zu brechen. Wenn die Leistungsquelle und der angetriebene Rotor durch mehrere Kraftübertragungsbauteile gekoppelt werden, ist es vorzuziehen, die Übertragungsbauteile in gleichen Winkelabständen anzuordnen.

Die Zapfen oder die Brechvorrichtungen in den erläuterten Ausführungsbeispielen haben kreisförmige Querschnitte. Jedoch können die Zapfen einen keilförmigen Querschnitt mit einer Schneidkante haben. Diese Konstruktion erlaubt es den Zapfen, die Kraftübertragungsbauteile schneller als ein Zapfen zu brechen, der einen kreisförmigen Querschnitt hat.

Die Drehmoment-Begrenzungsmechanismen der erläuterten Ausführungsbeispiele werden mit einem kupplungslosen Kompressor verwendet. Jedoch können die Drehmoment-Begrenzungsmechanismen mit anderen fahrzeuginternen Zubehörteilen wie Drehstrom- Lichtmaschinen und hydraulischen Pumpen verwendet werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf Drehmoment- Begrenzungsmechanismen für fahrzeuginterne Zubehörteile begrenzt, sondern sie kann in jeder Drehmoment- Begrenzungsanwendung zwischen einer Leistungsquelle und einem angetriebenen Apparat vorkommen.

Claims (6)

1. Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung zur Übertragung einer Leistung, die von einer Leistungsquelle an einen angetriebenen Apparat geliefert wird, die einen Antriebsrotor (9) hat, der durch die Leistungsquelle angetrieben wird, und einen angetriebenen Rotor (11), der durch den Antriebsrotor (9) unter normalen Bedingungen angetrieben wird, wobei der angetriebene Rotor (11) so mit dem angetriebenen Apparat verbunden ist, daß der angetriebene Rotor (11) eine Leistung an den angetriebenen Apparat liefert und ein Lastdrehmoment von dem angetriebenen Apparat aufnimmt, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Kraftübertragungsbauteilen (13, 14), die den angetriebenen Rotor (11) mit dem Antriebsrotor (9) so verbinden, daß eine gewisse elastische Drehbeweglichkeit aufgrund von Drehmomentschwankungen zulässig ist, wobei die Kraftübertragungsbauteile (13, 14) gebrochen werden, um den Antriebsrotor (9) von dem angetriebenen Rotor (11) zu trennen, wenn das Lastdrehmoment des angetriebenen Apparates einen vorbestimmten Wert überschreitet; und
ein Brechbauteil (9d), das so angeordnet ist, daß es zuerst eines der Kraftübertragungsbauteile (13, 14) berührt, wenn das Lastdrehmoment, das zwischen dem Antriebsrotor (9) und dem angetriebenen Rotor (11) aufgebracht wird, den vorbestimmten Wert überschreitet und bewirkt, daß der Antriebsrotor (9) relativ zum angetriebenen Rotor (11) dreht, wobei der Kontakt einen Bruch des ersten Kraftübertragungsbauteils (13) herbeiführt.
2. Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kraftübertragungsbauteil (13, 14) aus einem Metalldraht hergestellt ist, und daß das Brechbauteil (9d) ein Zapfen ist, der sich senkrecht zum ersten Kraftübertragungsbauteil (13) erstreckt, so daß sich der Pfad des Zapfens (9d) und der Pfad des ersten Kraftübertragungsbauteils (13) schneiden, wenn sich die Rotoren drehen.
3. Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechbauteil (9d) von dem Antriebsrotor (9) vorsteht.
4. Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechbauteil (9d) in einem vorbestimmten Abstand nahe des ersten Kraftübertragungsbauteils (13) angeordnet ist.
5. Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsrotor (9) eine Innenseite hat, und der angetriebene Rotor eine Außenseite hat, die von der Innenseite um einen bestimmten Abstand beabstandet ist, wobei das Brechbauteil (9d) an einer vorbestimmten Position zwischen der Innen- und der Außenseite angeordnet ist.
6. Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kraftübertragungsbauteile (13, 14) in einer radialen Richtung in Bezug zu den Rotoren erstrecken.
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