DE19830312A1 - Durch einen Verbrennungs- und Elektromotor angetriebener Hybridkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridkompressor, der durch unterschiedliche An­ triebsquellen, beispielsweise einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, angetrieben ist.

JP-U-6-87 678 offenbart einen Hybridkompressor für eine Fahrzeug-Klimaanlage, bei der deren Kompressionseinrichtung durch einen Elektromotor angetrieben ist, wenn der Verbrennungsmotor anhält, und durch den Verbrennungsmotor ange­ trieben ist, wenn dieser arbeitet.

Weil bei dem in der obenangegebenen Veröffentlichung offenbarten Hybridkom­ pressor eine die Kompressionseinrichtung bildende Taumelscheibe mit der Mo­ torwelle des Elektromotors verbunden ist, dreht sich der Rotor des Elektromotors sogar dann, wenn die Kompressionseinrichtung durch den Verbrennungsmotor angetrieben ist.

Demzufolge wird das Trägheitsmoment des sich drehenden Systems einschließ­ lich der Taumelscheibe und des Rotors groß, und wird eine Stoßvibration, verur­ sacht durch das Einkuppeln einer elektromagnetischen Kupplung, groß, wodurch der Fahrgast ein unangenehmes Empfinden erfährt.

JP-A-4-164 169 offenbart einen Hybridkompressor, bei dem die Dreh-Antriebskraft eines Verbrennungsmotors an die Kompressionseinrichtung über eine elektroma­ gnetische Kupplung übertragen wird. Bei diesem Hybridkompressor wird die ab­ gegebene Kältemittelmenge durch eine EIN/AUS-Steuerung der elektromagneti­ schen Kupplung eingestellt, wenn die Kompressionseinrichtung durch den Ver­ brennungsmotor angetrieben wird, während sie durch Steuern der Größe des Stroms eingestellt wird, der dem Elektromotor zugeführt wird, wenn die Kompres­ sionseinrichtung durch den Elektromotor angetrieben wird.

In jüngster Zeit ist die elektromagnetische Kupplung durch eine Einrichtung für eine veränderliche Kapazität ersetzt worden, um die abgegebene Kältemittel­ menge zu verändern, um den Stoß auszuschalten, der durch das Einkuppeln der elektromagnetischen Kupplung verursacht wird.

Jedoch führt die Hinzuführung der Einrichtung für eine veränderliche Kapazität zu dem Hybridkompressor dazu, daß die Gesamtkosten seiner Herstellung anstei­ gen.

Des weiteren hängt die Durchführung des Kälte- bzw. Kühlzyklusses hauptsäch­ lich von dem Produkt aus Volumen der Kompressionskammer in der Kompressi­ onseinrichtung und deren Drehzahl ab. Daher muß das Volumen der Kompressi­ onskammer entsprechend der gewünschten Leitung des Kälte- bzw. Kühlzyklus­ ses und der Drehzahl der Antriebsquelle zum Antrieb der Kompressionseinrich­ tung eingestellt werden.

Entsprechend wird bei der Kompressionseinrichtung zur Erzielung der ge­ wünschten Kälte- bzw. Kühlzyklusleistung, wenn das Volumen der Kompressions­ kammer vergrößert wird und die Drehzahl der Kompressionseinrichtung herabge­ setzt wird, das Antriebsmoment für den Antrieb der Kompressionseinrichtung groß, wodurch die Größe der Elektromotoreinheit groß wird.

Wenn wie oben beschrieben die Kompressionseinrichtung durch unterschiedliche Antriebsquellen angetrieben ist, ist es schwierig, die Eigenschaften der Antriebs­ quellen und der Kompressionseinrichtung miteinander in Einklang zu bringen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Hybridkompressor zu schaffen, bei dem die Stoßvibration, die durch das Einkuppeln einer Kupplungseinrichtung verur­ sacht ist, reduziert ist.

Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Ein-Weg-Kupplung vorgesehen, die es gestattet, daß die Dreh-Antriebskraft, die mittels einer Elektromotoreinheit erzeugt wird, nur von einem Rotor an eine Welle übertragen wird.

Somit wird die Drehantriebskraft nicht von der Welle an den Rotor übertragen. Das heißt, das Trägheitsmoment des Rotationssystems in Hinblick auf den Fahr­ zeugverbrennungsmotor ist klein gemacht, wodurch die Stoßvibration verringert wird, die durch das Einkuppeln der Kupplungseinrichtung verursacht wird. Dem­ zufolge ist es weniger wahrscheinlich, daß das Antriebssystem beschädigt wird, und ist das Empfinden eines Fahrgastes verbessert.

Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung führt eine Kupplungseinrichtung zu einer Verstärkung der Drückkraft zum Andrücken der Kupplungsplatten von einem Fluiddruck aus, der von der Kompressionseinrichtung abgegeben wird, und kann somit die Kupplungseinrichtung im Vergleich mit der elektromagnetischen Kupp­ lung ruhig eingekuppelt werden. Demzufolge kann die Stoßvibration, die durch das Einkuppeln der Kupplungseinrichtung bewirkt wird, sehr klein gemacht sein.

Weil unter einem dritten Aspekt der Erfindung eine zweite Ein-Weg-Kupplung vor­ gesehen ist, und eine Dreh-Antriebskraft nur von einer äußeren Antriebsquelle an die Welle überträgt, wird keine elektromagnetische Kupplung benötigt. Somit kann die Bauweise des Hybridkompressors vereinfacht werden, wodurch die Gesamt­ kosten der Herstellung des Hybridkompressors verringert werden.

Unter einem vierten Aspekt ist eine Drehzahl-Änderungseinrichtung zum Herab­ setzen der Drehzahl des mittels einer Elektromotoreinheit erzeugten Umlaufs und zum Heraufsetzen der Drehzahl des mittels einer äußeren Antriebsquelle erzeug­ ten Umlaufs vorgesehen. Somit sind die Eigenschaften der Antriebsquellen und der Kompressionseinrichtung miteinander in Einklang gebracht.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Detail­ beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bei gemeinsamer Betrachtung mit den beigefügten Zeichnungen leichter ersichtlich, in denen zeigen:

Fig. 1 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2A und 2B schematische Ansichten mit der Darstellung einer Ein-Weg-Kupplung;

Fig. 3 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5A und 5B schematische Ansichten mit der Darstellung einer Ein-Weg-Kupplung;

Fig. 6 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer vierten Ausführungsform;

Fig. 7 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines modifizierten Hy­ bridkompressors ausgehend von dem Kompressor der vierten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 8 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer fünften Ausführungsform;

Fig. 9 eine Draufsicht mit der Darstellung eines Drehzahl-Änderungsgetrie­ bes gemäß der fünften Ausführungsform;

Fig. 10A und 10B schematische Ansichten mit der Darstellung einer Ein-Weg-Kupplung;

Fig. 11 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer sechsten Ausführungsform;

Fig. 12 eine Draufsicht mit der Darstellung eines Drehzahl-Änderungsgetrie­ bes gemäß der sechsten Ausführungsform;

Fig. 13 einen Gesamtlängsschnitt mit der Darstellung eines Hybridkompres­ sors gemäß einer siebten Ausführungsform;

Fig. 14 einen Querschnitt entlang der Linie 14-14 von Fig. 13; und

Fig. 15 einen Querschnitt entlang der Linie 15-15 von Fig. 13.

(Erste Ausführungsform)

Bei der ersten Ausführungsform findet der Hybridkompressor (nachfolgend be­ zeichnet als "Kompressor") Anwendung bei einem Kälte- bzw. Kühlzyklus für eine Fahrzeug-Klimaanlage.

Der Kompressor besitzt ein erstes Gehäuseteil 101, das als Lager für eine Elek­ tromotoreinheit 100 dient. Eine Magnetrotoreinheit 102 mit einem Magnetrotor 102a und einer Rotorwelle 102b und eine Statoreinheit 103 mit einem Statorkern 103a und einer Statorspule 103b sind in dem ersten Gehäuseteil 101 vorgesehen. Das erste Gehäuseteil 101, die Magnetrotoreinheit 102 und die Statoreinheit 103 bilden die Elektromotoreinheit 100. Die die Elektromotoreinheit 100 treibt ein be­ wegbares Spiralelement des Kompressors an.

Ein Kabel 103c ist an der Statorspule 103b zur Zuführung von elektrischer Energie zu der Statorspule 103b angeschlossen, die an dem ersten Gehäuseteil 101 befe­ stigt ist, und ist an einer Steuereinheit 400, die weiter unten beschrieben wird, an­ geschlossen. Ein Lager 104 ist in einem zweiten Gehäuseteil 201 zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 102b gegenüber der Statoreinheit 103 vorgesehen.

Ein Ein-Weg-Kupplung 110 ist zwischen dem Magnetrotor 102a und der Rotor­ welle 102b vorgesehen. Die Ein-Weg-Kupplung 110 überträgt eine Drehkraft von dem Magnetrotor 102a ausschließlich an die Rotorwelle 102b. Die Ein-Weg-Kupplung 110 ist in bekannter Weise aus mehreren zylindrischen Rollen bzw.

Walzen 111, mehreren Federn 112 und einem Halter 113, der die Rollen 111 und die Federn 112 abstützt, gemäß Darstellung in Fig. 2A, 2B gebildet.

Eine Spiral-Kompressionseinrichtung 200 ist an der rückwärtigen Endseite (an der rechten Seite) der Rotorwelle 102b vorgesehen. Die Spiralkompressionseinrich­ tung 200 besitzt ein bewegbares Spiralelement 202, das sich im Sinne einer Or­ bitalbewegung rund um die Drehachse der Rotorwelle 102b dreht, um das Kälte­ mittel zu komprimieren, und ein feststehendes Spiralelement 203, das an dem zweiten Gehäuseteil 201 befestigt ist.

Jedes Spiralelement 202, 203 besitzt eine Spiralverzahnung 202a, 203a, und diese Verzahnungen 202a, 203a bilden Kompressionskammern Vc, in denen das Kältemittel angesaugt und komprimiert wird, indem sie miteinander zum Eingriff gebracht werden.

Das bewegbare Spiralelement 202 ist mit der Magnetrotoreinheit 102 (mit der Rotorwelle 102b) an einem Kurbelbereich 102c, der an dem rückwärtigen Ende der Rotorwelle 102b ausgebildet ist, über eine zylindrische Buchse 202b und ein Lager 202c verbunden.

Ein Abgabeanschluß 204 ist an dem Zentrum der Endplatte des feststehenden Spiralelements 203 zur Abgabe des komprimierten Kältemittels aus den Kom­ pressionskammern Vc an eine Abgabekammer 205 ausgebildet. Das abgegebene Kältemittel mit einem hohen Druck wird weiter aus dem Kompressor über einen Abgabeauslaß (nicht dargestellt) des Kompressors abgegeben.

Eine Riemenscheibenwelle 301 ist in dem ersten Gehäuseteil 101 koaxial zu der Rotorwelle 102b vorgesehen und mittels eines Lagers 302 drehbar gelagert.

Eine Riemenscheibe 303 ist an der vorderen Endseite (an der der Kompressions­ einrichtung 200 gegenüberliegenden Seite) der Riemenscheibenwelle 301 außer­ halb des ersten Gehäuseteils 101 befestigt. Die Riemenscheibe 303 überträgt eine Drehantriebskraft von einem Fahrzeugverbrennungsmotor (nicht dargestellt) als einer äußeren Antriebsquelle an die Riemenscheibenwelle 301.

Eine Kupplungseinrichtung 304 ist an der rückwärtigen Endseite (an der Seite der Kompressionseinrichtung 200) der Riemenscheibenwelle 301 innerhalb der Ma­ gnetrotoreinheit 102 vorgesehen. Die Kupplungseinrichtung 304 überträgt die Drehantriebskraft (Drehkraft) intermittierend von der Riemenscheibenwelle 301 aus an die Rotorwelle 102b (an das bewegbare Spiralelement 202).

Erste Kupplungsplatten 304a sind an der Riemenscheibenwelle 301 vorgesehen und drehen sich zusammen mit der Riemenscheibenwelle 301; und zweite Kupp­ lungsplatten 304b sind mit der Rotorwelle 102b verbunden und drehen sich infolge des Kupplungseingriff mit den ersten Kupplungsplatten 304a. Ein Andrückkolben 304c ist an der Vorderseite dieser Kupplungsplatten 304a, 304b vorgesehen und drückt diese Kupplungsplatten 304a, 304b, um eine Reibungskraft zwischen ihnen zu erzeugen.

Eine Druckregelungskammer 304d ist in einem Zylinder ausgebildet, in dem der Andrückkolben 304c eingebaut ist, und regelt den Druck, der dem Andrückkolben 304c zuzuführen ist. Entweder der ansaugseitige Druck oder der abgabeseitige Druck der Kompressionseinrichtung 200 wird selektiv in die Druckregelungskam­ mer 304b durch die Wirkung eines elektromagnetischen Drei-Wege-Ventils 304f eingeführt. Das elektromagnetische Drei-Wege-Ventil 304f ist in einem Druckein­ führungsdurchtritt 304e vorgesehen und macht es möglich, daß ein Druck von an­ saugseitigem Druck und abgabeseitigem Druck in die Druck-Regelungskammer 304d eingeführt wird. Das elektromagnetische Drei-Wege-Ventil 304f wird mittels einer Regeleinheit geregelt.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Kompressors beschrieben.

• 1. Wenn die Kompressionseinrichtung 200 durch den Fahrzeug-Verbrennungs­ motor angetrieben ist:
  Wenn die Klimaanlage zu arbeiten beginnt, regelt die Regeleinheit das elektroma­ gnetische Drei-Wege-Ventil 304f, so daß die Druckregelungskammer 304d mit der Abgabeseite der Kompressionseinrichtung 200 in kommunizierender Verbindung steht, und führt sie gleichzeitig eine vorbestimmte elektrische Spannung der Sta­ toreinheit 103 (der Statorspule 103a) in einer vorbestimmten Zeitspanne zu. Dann dreht sich die Magnetrotoreinheit 102, und nimmt der Abgabedruck der Kompres­ sionseinrichtung 200 zu.
  Hierdurch wird der Abgabedruck in die Regelungskammer 304d eingeführt, und werden die Kupplungsplatten 304a, 304b zum Eingriff miteinander gedrückt, d. h. die Kupplungseinrichtung 304 wird eingekuppelt. Die Drehantriebskraft von dem Fahrzeug-Verbrennungsmotor wird an das bewegbare Spiralelement 202 über einen Riemen (nicht dargestellt), die Riemenscheibe 303 und die Riemenschei­ benwelle 301 übertragen, wodurch die Kompressionseinrichtung 200 angetrieben wird.
  Weil hier die Ein-Weg-Kupplung 110 zwischen dem Magnetrotor 102a und der Rotorwelle 102b vorgesehen ist, wird die Drehantriebskraft nicht von der Rotor­ welle 102b aus an den Magnetrotor 102a übertragen.
• 2. Wenn die Kompressionseinrichtung 200 durch die Elektromotoreinheit 100 an­ getrieben ist:
  Wenn die Klimaanlage zu arbeiten beginnt, regelt die Regeleinheit das elektroma­ gnetische Drei-Wege-Ventil 304f so, daß die Druckregelungskammer 304d mit der Ansaugseite der Kompressionseinrichtung 200 in kommunizierender Verbindung steht, und führt sie gleichzeitig eine vorbestimmte elektrische Spannung der Sta­ toreinheit 103 (der Statorspule 103a) in einer vorbestimmten Zeitspanne zu. Dann dreht sich die Magnetrotoreinheit 102, und wird die Drehantriebskraft von der Elektromotoreinheit 100 an die Kompressionseinrichtung 200 über die Ein-Weg-Kupplung 110 übertragen, um die Kompressionseinrichtung 200 anzutreiben. Weil hierbei der niedrige ansaugseitige Druck in die Regelungskammer 304d eingeführt wird, werden die Kupplungsplatten 304a und 304b nicht zum gegenseitigen Ein­ griff gedrückt, d. h. die Kupplungseinrichtung 304 wird nicht eingekuppelt. Somit wird die Drehantriebskraft von dem Fahrzeug-Verbrennungsmotor nicht an die Rotorwelle 102b und die Kompressionseinrichtung 200 übertragen.

Weil bei der ersten Ausführungsform die Ein-Weg-Kupplung 110 zwischen dem Magnetrotor 102a und der Rotorwelle 102b vorgesehen ist, wird die Drehkraft selbst dann nicht von der Rotorwelle 102b an den Magnetrotor 102a übertragen, wenn die Kupplungseinrichtung 304 eingekuppelt ist.

Daher ist das Trägheitsmoment des Rotationssystems in Hinblick auf den Fahr­ zeug-Verbrennungsmotor klein, wodurch die Stoßvibration verringert wird, wenn die Kupplung 304 einkuppelt wird. Demzufolge ist es weniger wahrscheinlich, daß das Antriebssystem, das die Kupplungseinrichtung 304, die Rotorwelle 102b und die Kupplungswelle 301 umfaßt, beschädigt wird, und ist das Empfinden eines Fahrgastes verbessert.

Weil des weiteren die Kupplungseinrichtung 304 innerhalb der Magnetrotoreinheit 102 vorgesehen ist, ist die Größe des Kompressors in Längsrichtung der Rotor­ welle 102b im Vergleich zu einem Kompressor klein gemacht, bei dem die Kupp­ lungseinrichtung 304 außerhalb der Magnetrotoreinheit 102 vorgesehen ist.

Die Kupplungseinrichtung 304 verstärkt die Andrückkraft für das Andrücken der Kupplungsplatten 304a, 304b von dem Druck des Kältemittels, das von der Kom­ pressionseinrichtung 200 abgegeben wird, so daß die Kupplungseinrichtung im Vergleich zu einer elektromagnetischen Kupplung ruhig eingekuppelt werden kann. Demzufolge kann die Stoßvibration, die durch das Einkuppeln der Kupp­ lungseinrichtung 304 verursacht wird, sehr klein gemacht sein.

Demzufolge verändert sich die Wirksamkeit der Kupplungseinrichtung 200, die definiert wird als (kinetische Energie des Fluids, das von der Kompressionsein­ richtung 200 abgegeben wird)/(mechanische Energie, die der Kompressions­ kammer 200 zugeführt wird), entsprechend ihrer Drehzahl, der Dichte des Fluids (des Kältemittels), das angesaugt und komprimiert wird, dem Volumen der Kom­ pressionskammer Vc und dergleichen. Daher müssen das Volumen der Kompres­ sionskammer Vc und die Drehzahl der Kompressionseinrichtung 200 in geeigneter Weise entsprechend einer gewünschten Kompressionslast (entsprechend der ki­ netischen Energie des abgegebenen Fluids) für den Betrieb der Kompressionsein­ richtung 200 in wirkungsvoller Weise eingestellt werden.

Weil im allgemeinen in dem Kältezyklus für ein Fahrzeug die Kompressionsein­ richtung 200 ausschließlich durch den Fahrzeug-Verbrennungsmotor angetrieben wird, wird die Drehzahl der Kompressionseinrichtung 200 durch Einstellen des Durchmessers der Riemenscheibe 303 geregelt. Bei einem in der obenangegebe­ nen Veröffentlichung beschriebenen Kompressor ist die Einstellung des Riemen­ scheibendurchmessers sehr stark eingeschränkt, weil sowohl die Riemenscheibe als auch die elektromagnetische Kupplung innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

Weil jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform die Riemenscheibe 303 au­ ßerhalb des ersten Gehäuseteils 101 angeordnet ist und die Kupplungseinrichtung 304 innerhalb des ersten Gehäuseteils 101 angeordnet ist, trifft die Riemen­ scheibe 303 nicht mit dem ersten Gehäuseteil 101 zusammen. Somit kann der Durchmesser der Riemenscheibe 303 frei und in geeigneter Weise im Vergleich zu dem in der obenbeschriebenen Veröffentlichung offenbarten herkömmlichen Kompressor eingestellt werden. Demzufolge kann die Kompressionseinrichtung wirksamer arbeiten als bei dem herkömmlichen Kompressor.

Beispielsweise ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Durchmesser der Riemenscheibe 303 kleiner als der Außendurchmesser der Magnetrotoreinheit 102 eingestellt, um die Kompressionseinrichtung 200 mit einer hohen Drehzahl anzutreiben, wodurch die Kompressionseinrichtung 200 (die Kompressionskam­ mer Vc) und die Elektromotoreinheit 100 klein gestaltet sind.

(Zweite Ausführungsform)

Bei der ersten Ausführungsform wird die Kupplungseinrichtung 304 durch den Ab­ gabedruck der Kompressionseinrichtung 200 eingekuppelt; jedoch kann auch eine andere Kupplungseinrichtung, beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung, anstelle der Kupplungseinrichtung 304 verwendet werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform erstreckt sich die Rotor­ welle 102b zu der Riemenscheibe 303 hin, und ist die Kupplungseinrichtung 304 außerhalb des ersten Gehäuseteils 301 vorgesehen. Hierbei wird eine elektroma­ gnetische Kupplung als die Kupplungseinrichtung 304 verwendet.

Bei der ersten und zweiten obenbeschriebenen Ausführungsform wird die Spiral­ kompressionseinrichtung als die Kompressionseinrichtung 200 verwendet; jedoch kann auch eine andere Kompressionseinrichtung, beispielsweise eine Wälzkol­ ben- oder Schaufel-Kompressionseinrichtung verwendet werden.

Die Elektromotoreinheit 100, die Kompressionseinrichtung 200 und die Kupp­ lungseinrichtung 304 sind einstückig zusammengefaßt; jedoch kann die Elektro­ motoreinheit 102 auch von der Kompressionseinrichtung 200 separat vorgesehen sein, und können beide miteinander über die Kupplungseinrichtung 304 verbun­ den sein.

Bei der Elektromotoreinheit 100 wird die elektrische Energie der Statoreinheit 103 zugeführt; jedoch kann die elektrische Energie auch statt dessen der Magnetro­ toreinheit 102 zugeführt werden.

Die Ein-Weg-Kupplung ist nicht auf eine Ein-Weg-Kupplung mit Rollen be­ schränkt; und es kann eine Freilauf-Ein-Weg-Kupplung verwendet werden.

Des weiteren ist bei der obenangegebenen ersten und der obenangegebenen zweiten Ausführungsform die Ein-Weg-Kupplung 110 zwischen dem Magnetrotor 102a und der Rotorwelle 102b angeordnet; jedoch kann die Ein-Weg-Kupplung 110 auch an anderen Stellen angeordnet sein, um die Drehantriebskraft von dem Magnetrotor 102a an die Rotorwelle 102b zu übertragen.

(Dritte Ausführungsform)

Bei der dritten Ausführungsform findet ein Hybridkompressor (nachfolgend be­ zeichnet als "Kompressor") 500 bei einer Klimaanlage eines Hybrid-Fahrzeugs Anwendung, das mittels eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors an­ getrieben ist.

Gemäß Darstellung in Fig. 4 besitzt der Kompressor 500 ein Gehäuseteil 501 und eine Kompressionseinrichtung 510, die in dem Gehäuseteil 501 an dem axial rückwärtigen Ende des Kompressors 500 vorgesehen ist.

Ein gut bekannte Spiralkompressionseinrichtung findet als Kompressionseinrich­ tung 510 Verwendung, und die Spiralkompressionseinrichtung weist ein festste­ hendes Spiralelement 511, das an dem Gehäuseteil 501 befestigt ist, und ein be­ wegbares Spiralelement 512 auf, das sich im Sinne einer Orbitalbewegung in Hin­ blick auf das feststehende Spiralelement 511 bewegt.

Der Kompressor 500 weist des weiteren einen Ansauganschluß 513, eine An­ saugkammer 514, eine Abgabekammer 515 und einen Abgabeanschluß 516 auf. Der Ansauganschluß 513 ist mit der Auslaßseite des Verdampfers (nicht darge­ stellt) eines Kühlzyklusses verbunden. Die Abgabekammer 515 absorbiert die Pulsation des komprimierten Kältemittels, und der Abgabeanschluß 516 ist mit der Einlaßseite des Kondensators (nicht dargestellt) des Kühlzyklusses verbunden.

Eine Welle 502 ist in dem Gehäuseteil 501 mittels eines Lagers 502b drehbar ge­ lagert. Die Welle 502 überträgt die Drehantriebskraft an das bewegbare Spiralele­ ment 512 und besitzt einen Kurbelbereich 502a an ihrem rückseitigen Ende. Der Kurbelbereich 502a ist zur Mittelachse der Welle 502 exzentrisch. Das bewegbare Spiralelement 512 ist mit dem Kurbelbereich 502a verbunden und gegenüber dem Kurbelbereich 502a drehbar.

An dem vorderseitigen Ende der Welle 502 ist eine Ein-Weg-Kupplung 520 zwi­ schen einer Riemenscheibe 503 und der Welle 504 vorgesehen. Die Ein-Weg-Kupplung 520 überträgt eine Drehantriebskraft von dem Verbrennungsmotor aus über einen Keilriemen und die Riemenscheibe 503 an die Welle 502 in aus­ schließlich einer einzigen Drehrichtung. Hier kann die Ein-Weg-Kupplung 520 auch an anderen Stellen angeordnet sein, an denen die Ein-Weg-Kupplung die Drehantriebskraft von der Riemenscheibe 503 an die Welle 502 übertragen kann.

Die Ein-Weg-Kupplung 520 ist gemäß Darstellung in Fig. 5A, 5B eine bekannte Ein-Weg-Kupplung mit Rollen mit einem Halter 521, mehreren zylindrischen Rol­ len 522, mehreren Federn 523 und mehreren Sitz- bzw. Lagermetallen 523.

Die Drehrichtung der Drehantriebskraft, die mittels der Ein-Weg-Kupplung 520 übertragen wird, entspricht der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 512. Somit wird, wenn sich die Riemenscheibe 503 in der Rich­ tung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 512 dreht, dessen Drehantriebskraft stets an die Welle 502 übertragen.

Eine Elektromotoreinheit 530 ist zwischen der Riemenscheibe 503 und der Kom­ pressionseinrichtung 510 vorgesehen. Die Elektromotoreinheit 530 weist einen Stator 531, der an dem Gehäuseteil 501 befestigt ist, und einen Rotor 532 auf, der sich innerhalb des Stators 531 dreht. Die Welle 502 ist im Preßsitz in dem Rotor 532 zur gemeinsamen Drehung mit dem Rotor 532 eingesetzt. Hier wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Induktionsmotor als die Elektromotoreinheit 530 verwendet.

Ein erster Verbindungsdurchtritt 551 ist in dem feststehenden Spiralelement 511 ausgebildet, damit die Ansaugkammer 514 mit der Abgabekammer 515 in kom­ munizierender Verbindung steht, und wird mittels eines elektromagnetischen Ven­ tils 542 geöffnet/geschlossen. Das elektromagnetische Ventil 552 wird mittels einer elektrischen Regeleinheit (ECU) 540 entsprechend den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors und der Klimaanlage geregelt. Die ECU 540 weist in be­ kannter Weise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Direktzugriffspei­ cher (RAM) und einen Festspeicher (ROM) auf.

In dem feststehenden Spiralelement 511 sind mehrere zweite Verbindungsdurch­ tritte 553, die die Abgabekammer 550 mit einer Kompressionskammer Vc in kommunizierender Verbindung stehen lassen, ausgebildet, indem das festste­ hende Spiralelement 511 und das bewegbare Spiralelement 512 zum Eingriff ge­ bracht sind. Führungsventile 554 sind in dem zweiten Verbindungsdurchtritt 553 auf der Seite der Abgabekammer 515 vorgesehen, um so zu verhindern, daß das Kältemittel von der Abgabekammer 515 aus in die Kompressionskammern Vc zu­ rückkehrt. Jedes Führungsventil besitzt ein Anschlagelement 555, um seinen maximalen Öffnungsgrad zu begrenzen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Kompressors 500 beschrieben.

• 1. Wenn die Klimatisierungseinheit 500 durch den Fahrzeug-Verbrennungsmotor angetrieben ist, während der Verbrennungsmotor (äußere Antriebsquelle) arbeitet: Wenn die Klimaanlage zu arbeiten beginnt, verschließt das elektromagnetische Ventil 552 den ersten Verbindungsdurchtritt 551. Dann steigt der Kältemitteldruck innerhalb der Abgabekammer 515 an, wobei sich das bewegbare Spiralelement 511 dreht. Das Kältemittel wird allmählich komprimiert, während es sich vom Äu­ ßeren zum Inneren der Kompressionseinrichtung bewegt; auf diese Weise ist der Kältemitteldruck in der inneren Kompressionskammer Vc höher als derjenige in der äußeren Kompressionskammer Vc. Hierbei verschließen die Führungsventile 554 die zweiten Verbindungsdurchtritte 553, die mit der Kompressionskammer Vc in kommunizierender Verbindung stehen, wobei der Druck innerhalb derselben niedriger als der Druck innerhalb der Abgabekammer 515 ist. Daher wird das Kältemittel nur aus der Kompressionskammer Vc abgegeben, innerhalb der der Druck höher ansteigt als der Druck innerhalb der Abgabekammer 515.
• 2. Wenn die Kompressionseinrichtung 550 zum Anhalten veranlaßt ist, während der Verbrennungsmotor arbeitet:
  Das elektromagnetische Ventil 552 öffnet den ersten Verbindungsdurchtritt 551. Dann steht die Ansaugkammer 514 mit der Abgabekammer 515 in kommunizie­ render Verbindung; und der Druck innerhalb der Abgabekammer 515 wird der gleiche Druck wie innerhalb der Ansaugkammer 514. Auf diese Weise öffnen so­ gar dann, wenn das Kältemittel innerhalb der Kompressionskammer Vc kompri­ miert wird und sein Druck höher ansteigt als der Ansaugdruck, die Führungsven­ tile 554 stets die zweiten Verbindungsdurchtritte 553.
  Auf diese Weise kehrt das in die Kompressionskammer Vc von der Ansaugkam­ mer 514 aus eingeführte Kältemittel zu der Ansaugkammer 514 durch die zweiten Verbindungsdurchtritte 553, die Abgabekammer 515 und den ersten Verbin­ dungsdurchtritt 551 hindurch zurück. Demzufolge wird das Kältemittel nicht von dem Kompressor 500 abgegeben, und zirkuliert es innerhalb des Kompressors 500. Das heißt, der Kompressor 500 arbeitet in Hinblick auf den Kältezyklus nicht.
  Wie oben beschrieben besteht bei der vorliegenden Ausführungsform eine Ein­ richtung für eine veränderliche Kapazität 550, die die Menge des abgegebenen Kühlmittels verändert, aus dem elektromagnetischen Ventil 552, dem ersten und dem zweiten Verbindungsdurchtritt 551, 553 und den Führungsventilen 554.
• 3. Wenn die Kompressionseinrichtung 510 durch die Elektromotoreinheit 530 an­ getrieben ist:
  Das elektromagnetische Ventil 552 verschließt den ersten Verbindungsdurchtritt 551, und elektrischer Strom wird der Elektromotoreinheit 530 (dem Stator 531) zugeführt, um das bewegbare Spiralelement 511 (die Welle 502) umlaufen zu las­ sen.

Weil bei der vorliegenden Ausführungsform die Drehantriebskraft von dem Ver­ brennungsmotor an die Welle 502 über die Ein-Weg-Kupplung 520 übertragen wird, ist keine elektromagnetische Kupplung notwendig. Somit kann die Bauweise eines Hybridkompressors vereinfacht werden, wodurch die Gesamtkosten für die Herstellung des Hybridkompressors verringert werden.

Des weiteren überträgt im allgemeinen eine Ein-Weg-Kupplung eine für ihre Größe große Drehantriebskraft, wodurch der Hybridkompressor klein gestaltet ist.

(Vierte Ausführungsform)

Bei der vierten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in Fig. 6 eine Ein-Weg-Kupplung 560 zwischen dem Rotor 532 und der Welle 502 angeordnet. Hierbei kann die Ein-Weg-Kupplung 520 an anderen Stellen angeordnet sein, an denen die Ein-Weg-Kupplung die Drehantriebskraft von dem Rotor 532 an die Welle 502 überträgt.

Die Drehrichtung der Drehantriebskraft, die mittels der Ein-Weg-Kupplung 560 übertragen wird, entspricht der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 512. Auf diese Weise dreht sich, wenn sich der Rotor 532 in der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 512 dreht, stets die Welle 502.

Wenn die Kompressionseinrichtung 510 (das bewegbare Spiralelement 511) durch den Fahrzeug-Verbrennungsmotor angetrieben ist, dreht sich somit der Rotor 532 nicht. Auf diese Weise ist verhindert, daß die Drehbewegungskraft, die von dem Verbrennungsmotor aus übertragen wird, verschwendet bzw. vergeudet wird. Demzufolge wird der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors verbes­ sert.

Des weiteren ist es weniger wahrscheinlich, daß der Stator 531 Wärme erzeugt, die durch die elektromotorische Kraft, die in dem Stator 531 induziert wird, verur­ sacht ist, wenn sich der Rotor 532 dreht, wodurch die Haltbarkeit der Elektromo­ toreinheit 530 verbessert wird.

Bei der dritten und vierten obenbeschriebenen Ausführungsform wird die Spiral­ kompressionseinrichtung als die Kompressionseinrichtung verwendet; jedoch können auch andere Kompressionseinrichtungen, beispielsweise eine Taumel­ scheiben-Kompressionseinrichtung, die in Fig. 7 dargestellt ist, statt dessen ver­ wendet werden. Hier wird bevorzugt, daß die Abgabekapazität durch Regeln des Drucks innerhalb einer Taumelscheibenkammer 571 zur Veränderung des Win­ kels der Taumelscheibe 570 eingestellt wird.

Bei der dritten und vierten obenbeschriebenen Ausführungsform ist das elektro­ magnetische Ventil 551 einfach entsprechend den Arbeitszuständen des Ver­ brennungsmotors auf EIN-AUS geregelt; jedoch kann das elektromagnetische Ventil 551 auf der Grundlage des Drucks innerhalb des Verdampfers sein für das Einstellen des Abgabevolumens des Kompressors lastgesteuert.

Des weiteren sind die Ein-Weg-Kupplungen 520, 560 nicht auf die Ein-Weg-Kupplung mit Rollen bzw. Walzen beschränkt, und kann eine Freilauf-Ein-Weg-Kupplung verwendet werden.

(Fünfte Ausführungsform)

Bei der fünften Ausführungsform findet ein Hybridkompressor (nachfolgend be­ zeichnet als "Kompressor") 600 Anwendung bei einer Klimaanlage eines Hybrid­ fahrzeugs, das durch einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor angetrie­ ben ist.

Gemäß Darstellung in Fig. 8 weist der Kompressor 600 eine Klimatisierungsein­ heit 610 auf, in der Kältemittel angesagt und komprimiert wird. Die Kompressions­ einrichtung 610 ist an der rückwärtigen Seite des Kompressors 600 vorgesehen.

Eine bekannte Spiral-Kompressionseinrichtung wird als die Klimatisierungseinheit 610 verwendet. Die Spiral-Kompressionseinrichtung weist ein feststehendes Spi­ ralelement 611, das an einem Gehäuseteil 601 befestigt und einstückig mit die­ sem ausgebildet ist, und ein bewegbares Spiralelement 612 auf, das sich hinsicht­ lich des feststehendes Spiralelements 611 orbital bewegt.

Der Kompressor 600 weist des weiteren einen Abgabeauslaß 613, eine Ansaug­ kammer 614, eine Abgabekammer 615 und ein Entlastungsventil 616 auf.

Der Abgabeauslaß 613 ist mit der Einlaßseite des Kondensators (nicht dargestellt) eines Kühlungszyklusses verbunden. Die Ansaugkammer 614 ist mit der Auslaß­ seite des Verdampfers (nicht dargestellt) des Kühlzyklusses verbunden. Die Ab­ gabekammer 615 absorbiert die Pulsation des komprimierten Kältemittels.

In dem Gehäuseteil 601 ist eine Welle 602 über Lager 602b, 602c drehbar gela­ gert. Die Welle 602 überträgt eine Drehantriebskraft an das bewegbare Spiralele­ ment 612 und besitzt einen Kurbelbereich 602a an ihrem rückwärtigen Ende. Der Kurbelbereich 602a ist zur Mittelachse der Welle 602 exzentrisch. Das bewegbare Spiralelement 612 ist mit dem Kurbelbereich 602a verbunden und gegenüber der Welle 602 drehbar. Der Rotor 632 ist über ein Lager 602d drehbar gelagert. Ein vorderes Gehäuseteil 604 und die Welle 602 sind mit Hilfe einer Lippendichtung 602e hermetisch abgedichtet.

An der vorderen Stirnseite der Welle 602 ist eine Riemenscheibe 603 außerhalb des Gehäuseteils 601 vorgesehen. Die Drehantriebskraft wird von dem Verbren­ nungsmotor der (äußeren Antriebsquelle) an die Riemenscheibe 603 über einen Keilriemen (nicht dargestellt) übertragen, und die Riemenscheibe 603 dreht sich. Eine elektromagnetische Kupplung 620 (Kupplungseinrichtung) ist radial innerhalb der Riemenscheibe 603 vorgesehen, um die Drehantriebskraft, die der Riemen­ scheibe 603 zugeführt wird, an die Welle 602 (an die Kompressionseinrichtung 610) intermittierend zu übertragen.

Hier besitzt die elektromagnetische Kupplung 620 in bekannter Weise eine Nabe 621, die mit dem an der Welle 602 ausgebildeten Keil verschiebbar verbunden ist, einen Anker 622, der mit der Nabe 621 verbunden ist, einen Rotor 623, der sich mit der Riemenscheibe dreht und ein Teil des Magnetkreises bildet, und eine Statorspule 624.

Zwischen der Riemenscheibe 602 und der Kompressionseinrichtung 610 ist eine Elektromotoreinheit 630 des Induktionstyps vorgesehen. Die Elektromotoreinheit 630 besitzt einen Stator 631, der an dem Gehäuseteil 601 befestigt ist, und den Rotor 632, der sich innerhalb des Stators 631 dreht. Die Drehantriebskraft des Rotors 632 wird an die Welle 602 über ein Drehzahl-Veränderungsgetriebe 640 und eine Ein-Weg-Kupplung 650 übertragen. Hier besteht das Drehzahl-Verände­ rungsgetriebe 640 aus einer Planetenrad-Einrichtung, und die Drehzahl wird mit­ tels des Drehzahl-Veränderungsgetriebes 640 verringert.

Das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 640 besitzt gemäß Darstellung in Fig. 9 ein Sonnenrad 641 und ein Innenzahnrad 642. Das Sonnenrad 641 dreht sich zu­ sammen mit dem Rotor 632 und gegenüber der Welle 602. Das Innenzahnrad 642 ist einstückig mit dem vorderen Gehäuseteil 604 ausgebildet (Fig. 8).

Des weiteren besitzt das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 640 drei Planetenräder 643 und Halter 644. Jedes Planetenrad 643 steht mit dem Sonnenrad 641 und dem Innenzahnrad 642 im Eingriff. Der Halter 644 lagert die Planetenräder 643 drehbar und überträgt die Drehantriebskraft von dem Planetenrad 643, das sich im Wege einer orbitalen Bewegung um das Sonnenrad 41 herum bewegt, an die Ein-Weg-Kupplung 650.

Die Ein-Weg-Kupplung 650 ist gemäß Darstellung in Fig. 10A, 10B eine Ein-Weg-Kupplung des Rollen- bzw. Walzentyps mit einem Halter 651 und mehreren zylin­ drischen Rollen 652, mehreren Federn 653 und mehreren Sitzmetallen 654, die in den Haltern 651 angeordnet sind.

Die Drehbewegung der Drehantriebskraft, die mittels der Ein-Weg-Kupplung 650 übertragen wird, entspricht der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 612. Somit wird, wenn sich der Halter 644 (der Rotor 632) in der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 612 dreht, dessen Drehantriebskraft an die Welle 602 übertragen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Kompressors 600 beschrieben.

• 1. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 angehalten ist:
  Die Zuführung von elektrischem Strom zu der elektromagnetischen Kupplung 620 und zu der Elektromotoreinheit 630 ist angehalten.
  Auf diese Weise wird die Drehantriebskraft nicht von dem Verbrennungsmotor an die Welle 602 übertragen, und arbeitet die Elektromotoreinheit 630 nicht. Hier­ durch ist die Kompressionseinrichtung angehalten.
• 2. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 durch den Verbrennungsmotor ange­ trieben ist:
  Der elektrische Strom wird der elektromagnetischen Kupplung 620 zugeführt und nicht der Elektromotoreinheit 630 nicht zugeführt.
  Dann steht der Anker 622 mit dem Rotor 623 im Eingriff, um die Drehantriebskraft von dem Verbrennungsmotor an die Welle 602 zu übertragen; jedoch arbeitet die Elektromotoreinheit 630 nicht. Daher ist die Kompressionseinrichtung 610 nur durch den Verbrennungsmotor angetrieben.
• 3. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 durch die Elektromotoreinheit 630 an­ getrieben ist:
  Der elektrische Strom wird der Elektromotoreinheit 630 zugeführt und der elek­ tromagnetischen Kupplung 620 nicht zugeführt.

Auf diese Weise arbeitet die Elektromotoreinheit 630; jedoch wird die Drehan­ triebskraft von dem Verbrennungsmotor nicht an die Welle 602 übertragen. Daher wird die Kompressionseinrichtung 610 nur durch die Elektromotoreinheit 630 an­ getrieben.

Bei der vorliegenden fünften Ausführungsform ist die Umlaufbewegung der Elek­ tromotoreinheit 630 mittels des Drehzahl-Veränderungsgetriebes 640 in ihrer Drehzahl herabgesetzt und wird sie an die Welle 602 (an die Kompressionsein­ richtung 610) übertragen. Auf diese Weise wird die Drehantriebskraft, die mittels der Elektromotoreinheit 630 erzeugt wird, vergrößert und an die Welle 602 über­ tragen.

Daher kann die Kompressionseinrichtung 610 angetrieben werden, während das Abgabevolumen Vc groß ist und die Drehzahl niedrig ist, ohne die Elektromo­ toreinheit 630 groß zu machen.

Hier muß, wenn das Abgabevolumen Vc klein eingestellt ist und die Drehzahl hoch eingestellt ist, um die Elektromotoreinheit 630 klein auszubilden, der Durch­ messer der Riemenscheibe 603 klein ausgebildet sein, um die hohe Drehzahl auf­ rechtzuerhalten, während die Kompressionseinrichtung 610 durch den Verbren­ nungsmotor angetrieben ist. Das heißt, die elektromagnetische Kupplung 620 muß ebenfalls klein gestaltet sein. Demzufolge wird kein ausreichendes Reibmo­ ment der elektromagnetischen Kupplung 620 erreicht, die die Drehantriebskraft überträgt.

Jedoch kann bei der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben die Kompressionseinrichtung 610 angetrieben sein, während das Abgabevolumen Vc groß ist und die Drehzahl niedrig ist. Somit muß die Riemenscheibe nicht klein ge­ staltet sein. Demzufolge wird ein ausreichendes Reibmoment der elektromagneti­ schen Kupplung 620 erreicht.

(Sechste Ausführungsform)

Bei der fünften Ausführungsform ist das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 640 an einem ersten Antriebsbereich D1 vorgesehen, der die Drehantriebskraft von der Elektromotoreinheit 630 an das bewegbare Spiralelement 612 überträgt, und wird die Drehzahl mittels des Drehzahl-Veränderungsgetriebes 640 herabgesetzt.

Bei der sechsten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in Fig. 11 ein Drehzahl-Ver­ änderungsgetriebe 660, das durch die Planetengetriebeeinrichtung gebildet ist, an einem zweiten Antriebsbereich D2 vorgesehen, der die Drehantriebskraft von der Riemenscheibe 603 an das bewegbare Spiralelement 612 überträgt. Die Drehzahl der Riemenscheibe 603 ist mittels des Drehzahl-Veränderungsgetriebes 660 erhöht und wird an die Kompressionseinrichtung 610 übertragen.

Das heißt, eine Rollen-Ein-Weg-Kupplung 670 ist zwischen dem Rotor 632 der Elektromotoreinheit 630 und der Welle 602 vorgesehen. Eine Riemenscheiben­ welle 605, die mit der Riemenscheibe 603 verbunden ist, ist mit der Welle 602 über das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 660 verbunden. Die Drehrichtung der Drehantriebskraft, die mittels einer Ein-Weg-Kupplung 670 übertragen wird, ent­ spricht der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 612. Somit wird, wenn sich der Rotor 632 in der Richtung der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 612 dreht, die Drehantriebskraft desselben stets an die Welle 602 übertragen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform dreht sich das Sonnenrad 661 mit der Welle 602, und dreht sich der Halter 664 mit der Riemenscheibenwelle 605. Das Innenzahnrad 662 ist mit dem vorderen Gehäuseteil 604 einstückig ausgebildet, und das Planetenrad 663 ist mittels des Halters 664 drehbar gelagert (Fig. 12).

Als nächstes wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform beschrie­ ben.

• 1. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 angehalten ist:
  Der elektromagnetischen Kupplung 620 und der Elektromotoreinheit 630 wird kein elektrischer Strom zugeführt.
  Somit wird die Drehantriebskraft von dem Verbrennungsmotor nicht an die Welle 602 übertragen, und arbeitet die Elektromotoreinheit 630 nicht. Hierdurch ist die Kompressionseinrichtung 610 angehalten.
• 2. Wenn die Kompressionseinrichtung 602 durch den Verbrennungsmotor ange­ trieben ist:
  Der elektrische Strom wird der elektromagnetischen Kupplung 620 zugeführt und der Elektromotoreinheit 630 nicht zugeführt.
  Dann steht der Anker 622 mit dem Rotor 623 im Eingriff; jedoch arbeitet der Elek­ tromotor 630 nicht. Daher wird die Drehantriebskraft von dem Verbrennungsmotor an die Welle 602 über das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 660 übertragen, und ist die Kompressionseinrichtung 610 ausschließlich durch den Verbrennungsmotor angetrieben.
• 3. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 durch die Elektromotoreinheit 630 an­ getrieben ist:
  Der elektrische Strom wird der Elektromotoreinheit 630 zugeführt und der elek­ tromagnetischen Kupplung 620 nicht zugeführt.

Somit arbeitet die Elektromotoreinheit 630; jedoch wird die Drehantriebskraft von dem Verbrennungsmotor nicht an die Welle 602 übertragen. Daher wird die Drehantriebskraft der Elektromotoreinheit 630 an die Welle 602 über die Ein-Weg-Kupplung 670 übertragen, und ist die Kompressionseinrichtung 610 ausschließlich durch die Elektromotoreinheit 630 angetrieben.

Dann steht der Anker 622 mit dem Rotor 623 im Eingriff. Jedoch arbeitet die Elektromotoreinheit 630 nicht. Daher wird die Drehantriebskraft von dem Verbren­ nungsmotor an die Welle 602 über das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 660 übertragen, und ist die Klimatisierungseinheit 610 ausschließlich durch den Ver­ brennungsmotor angetrieben.

Bei der vorliegenden sechsten Ausführungsform wird die Drehzahl des Verbren­ nungsmotors durch das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 660 erhöht und an die Welle 602 (an die Kompressionseinrichtung 610) übertragen. Auf diese Weise kann die Kompressionseinrichtung 610 angetrieben werden, während das Abga­ bevolumen Vc klein ist und die Drehzahl hoch ist. Demzufolge ist das Antriebs­ moment, das die Kompressionseinrichtung 610 antreibt, klein gemacht, wodurch die Elektromotoreinheit 630 in ihrer Größe klein gestaltet ist.

Weil des weiteren die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch das Drehzahl-Ver­ änderungsgetriebe 660 erhöht wird, muß die Riemenscheibe 603 nicht klein gestaltet sein. Daher wird ein ausreichendes Reibmoment der elektromagneti­ schen Kupplung 620, die die Dreh-Antriebskraft an die Welle 602 überträgt, er­ reicht.

Bei der fünften und sechsten obenangegebenen Ausführungsform sind das Dreh­ zahl-Veränderungsgetriebe 640, 660 durch die Planetenradeinrichtung gebildet. Jedoch ist das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 640, 660 nicht hierauf beschränkt, sondern können andere Drehzahl-Veränderungsgetriebeeinheiten, beispielsweise als Zahnradzüge ausgebildete, verwendet werden.

(Siebte Ausführungsform)

Bei der siebten Ausführungsform ist die Drehzahl der Elektromotoreinheit 630 herabgesetzt, und ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch ein einziges Drehzahl-Veränderungsgetriebe 680 erhöht, und werden beide an die Kompressi­ onseinrichtung 610 übertragen.

Das heißt, gemäß Darstellung in Fig. 13, 14 ist ein Sonnenrad 681 einstückig an einer Motorwelle (an der hinteren Welle) 633 ausgebildet, die sich mit dem Rotor 632 an ihrem vorderen Ende dreht, und sind Planetenräder 682, die mit dem Son­ nenrad 681 in Eingriff stehen, und ein ringförmiges Zahnrad 683, das mit den Pla­ netenrädern 682 in Eingriff steht, in derselben Position vorgesehen. Auf diese Weise ist das Drehzahl-Veränderungsgetriebe 680 durch eine Planetenradein­ richtung gebildet.

Jedes Planetenrad 682 ist an der Riemenscheibenwelle (an der vorderen Welle) 605 befestigt und bewegt sich in einer Orbitalbewegung rund um das Sonnenrad 681, während es sich selbst entsprechend dem Umlauf der Riemenscheibe 605 dreht. Das ringförmige Zahnrad 683 ist mit dem Rotor 617 der Kompressionsein­ richtung 610 verbunden und dreht sich zusammen mit dem Rotor 617. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Kompressionseinrichtung mit Schaufel, die durch den Rotor 617 und mehrere Schaufeln 618 gebildet ist, die durch die Zentrifugalkraft des Rotors 617 einwärts vorstehen, als die Kompressionseinrich­ tung 610 verwendet.

Die Motorwelle 633 ist über Lager 634a, 634b drehbar gelagert. Eine Ein-Weg-Kupplung 635 ist an dem rückwärtigen Ende der Kompressionseinrichtung 610 vorgesehen, damit sich die Motorwelle 633 nur in einer einzigen Drehrichtung dreht, die der Drehrichtung der Riemenscheibenwelle 605 entgegengesetzt ist. Das ringförmige Zahnrad 683 und der Rotor 617 sind über ein Lager 636 gegen­ über der Motorwelle 633 drehbar gelagert. Die Riemenscheibenwelle 605 ist über ein Lager 605 gegenüber dem vorderen Gehäuseteil 604 drehbar gelagert.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform beschrie­ ben.

• 1. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 angehalten ist:
  Der elektromagnetischen Kupplung (nicht dargestellt) und der Elektromotoreinheit 630 wird kein elektrischer Strom zugeführt.
  Somit wird die Dreh-Antriebskraft nicht von dem Verbrennungsmotor an die Rie­ menscheibenwelle 605 übertragen, und arbeitet die Elektromotoreinheit 630 nicht. Hierdurch ist die Kompressionseinrichtung 610 angehalten.
• 2. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 durch den Verbrennungsmotor ange­ trieben ist:
  Der elektrische Strom wird der elektromagnetischen Kupplung zugeführt und der Elektromotoreinheit 630 nicht zugeführt.
  Dann steht der Anker mit dem Rotor über die elektromagnetische Kupplung im Eingriff, und dreht sich die Riemenscheibenwelle 605 in der Richtung "A" in Fig. 15. Weil sich hierbei die Motorwelle 633 nicht dreht, weil sie hieran durch die Ein- Weg-Kupplung 635 gehindert ist, wird die Dreh-Antriebskraft von der Riemen­ scheibe 605 an das ringförmige Zahnrad 683 über das Planetenrad 682 übertra­ gen. Daher wird die Drehzahl der Riemenscheibe 605 erhöht und an die Kom­ pressionseinrichtung 610 (an den Rotor 617) übertragen.
• 3. Wenn die Kompressionseinrichtung 610 durch die Elektromotoreinheit 630 an­ getrieben ist:
  Der elektrische Strom wird der Elektromotoreinheit 630 zugeführt und der elek­ tromagnetischen Kupplung nicht zugeführt.

Somit dreht sich die Motorwelle 633 in der Richtung "C" in Fig. 15. Weil sich hier­ bei die Riemenscheibenwelle 605 nicht dreht, bewegt sich das Planetenrad 682 nicht in einer Orbitalbewegung, sondern dreht es sich selbst. Somit wird die Dreh­ zahl der Motorwelle 633 durch das Planetenrad 682 herabgesetzt und an das ringförmige Zahnrad 683 (an den Rotor 617) übertragen, und ist die Kompressi­ onseinrichtung 610 angetrieben.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht, und wird sie an die Kompressionseinrichtung 610 übertragen, wodurch die Elektromotoreinheit 630 klein gestaltet ist.

Weil des weiteren die Drehzahl der Elektromotoreinheit 630 herabgesetzt ist, d. h. die Dreh-Antriebskraft der Elektromotoreinheit 630 vergrößert ist, und an die Kompressionseinrichtung 610 übertragen wird, kann die Elektromotoreinheit 630 klein gestaltet sein.

Demzufolge sind der erste Antriebsbereich D1 und der zweite Antriebsbereich D2 bei der fünften und bei der sechsten Ausführungsform klein gestaltet, wodurch weiter der Hybridkompressor insgesamt klein gestaltet ist.

Bei der fünften bis siebten obenbeschriebenen Ausführungsform wird die elektro­ magnetische Kupplung 620 als die Kupplungseinrichtung verwendet; jedoch ist die Kupplungseinrichtung hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise können andere Kupplungseinrichtungen, bei denen die Kupplungsplatte durch den Abgabedruck der Kompressionseinrichtung 610 gedrückt wird, verwendet werden.

Die Ein-Weg-Kupplungen 650, 670 sind nicht auf die Ein-Weg-Kupplung mit Rol­ len bzw. Walzen beschränkt; und es kann eine Freilauf-Ein-Weg-Kupplung ver­ wendet werden.

Bei der fünften bis siebten obenbeschriebenen Ausführungsform werden eine Spiral-Kompressionseinrichtung oder eine Schaufel-Kompressionseinrichtung verwendet; jedoch können auch andere Kompressionseinrichtungen, wie bei­ spielsweise eine Taumelscheiben-Kompressionseinrichtung, verwendet werden.

Claims (11)

1. Hybridkompressor, der durch einen Elektromotor und eine äußere Antriebs­ quelle angetrieben ist, umfassend:
ein Gehäuseteil (101, 201, 501, 601);
eine Kompressionseinrichtung (200, 510, 610), die in dem Gehäuseteil (101, 201, 501, 601) vorgesehen ist, zum Ansaugen und Komprimieren eines Fluids, wobei die Kompressionseinrichtung (200, 510, 610) ein feststehendes Element (203, 511, 611), das an dem Gehäuseteil (101, 201, 501, 601) befestigt ist, und ein be­ wegbares Element (202, 512, 612) aufweist, das sich gegenüber dem feststehen­ den Element (203, 511, 611) bewegt;
eine Welle (102b, 502, 602), die in dem Gehäuseteil (101, 201, 501, 601) drehbar gelagert ist, zum Übertragen der Dreh-Antriebskraft an das bewegbare Element (202, 512, 612);
eine Elektromotoreinheit (100, 530, 630) zum Erzeugen einer Dreh-Antriebskraft zum Umlaufenlassen der Welle (102b, 502, 602), wobei die Elektromotoreinheit (100, 530, 630) einen Stator (103, 531, 631), der an dem Gehäuseteil (101, 201, 501, 601) befestigt ist, und einen Rotor (102a, 532, 632) aufweist, er sich inner­ halb des Stators (103, 531, 631) dreht;
eine Kupplungseinrichtung (304, 520, 620) zum Übertragen der Dreh-Antriebskraft der äußeren Antriebsquelle an die Welle (102b); und
eine Ein-Weg-Kupplung (110, 560, 650, 670), damit die Dreh-Antriebskraft, die mittels der Elektromotoreinheit (100, 530, 630) erzeugt wird, ausschließlich von dem Rotor (102a, 532, 632) an die Welle (102b, 502, 602) übertragen wird.

2. Hybridkompressor nach Anspruch 1, wobei die Kupplungseinrichtung (304) in dem Gehäuseteil (101, 201) vorgesehen ist.

3. Hybridkompressor nach Anspruch 2, wobei die Kupplungseinrichtung (304) aufweist:
eine erste Kupplungsplatte (304b), die sich zusammen mit der Welle (102b) dreht; eine zweite Kupplungsplatte (304a), die sich entsprechend der äußeren Dreh-An­ triebskraft dreht;
einen Andrückkolben (304c) zum Andrücken der ersten und der zweiten Platte (304b, 304a) zur Erzeugung einer Reibungskraft zwischen diesen;
eine Druckregelungskammer (304d), die den dem Andrückkolben (304c) zuzufüh­ renden Druck regelt;
einen Druckeinführungsdurchtritt (304e) zum Einführen des abgabeseitigen Drucks der Kompressionseinrichtung (200) zu der Druckregelungskammer (304d);
und
ein Ventilelement (304f), das in dem Druckeinführungsdurchtritt (304e) vorgese­ hen ist, zum selektiven Öffnen und Schließen Druckeinführungsdurchtritts (304e).

4. Hybridkompressor nach Anspruch 2, wobei die Kupplungseinrichtung (304) innerhalb des Rotors (102a) vorgesehen ist.

5. Hybridkompressor nach Anspruch 1, wobei die Kupplungseinrichtung (620) eine elektromagnetische Kupplung (620) ist, die außerhalb des Gehäuseteils (601) vorgesehen ist.

6. Hybridkompressor nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Einrichtung für eine veränderliche Kapazität (551-555) zum Verändern der Menge des von der Kompressionseinrichtung (510) abgegebenen Fluids, wobei die Kupplungseinrichtung (520) eine zweite Ein-Weg-Kupplung (520) ist, damit die Dreh-Antriebskraft, die von der äußeren Antriebsquelle erzeugt wird, ausschließ­ lich von der äußeren Antriebsquelle an die Welle (502) übertragen wird.

7. Hybridkompressor nach Anspruch 6, weiter umfassend:
eine Riemenscheibe (503) zur Aufnahme der Dreh-Antriebskraft, die von der äu­ ßeren Antriebsquelle erzeugt wird, und zur Übertragung der Dreh-Antriebskraft an die Welle (502), wobei
die zweite Ein-Weg-Kupplung (520) zwischen der Riemenscheibe (503) und der Welle (502) vorgesehen ist, damit die Dreh-Antriebskraft, die durch die äußere Antriebswelle erzeugt wird, ausschließlich von der Riemenscheibe (503) an die Welle (502) übertragen wird.

8. Hybridkompressor nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Drehzahl-Veränderungseinrichtung (640) zum Herabsetzen der Drehzahl des durch die Elektromotoreinheit (630) erzeugten Umlaufs und zur Übertragung der Dreh-Antriebskraft an die Welle (602).

9. Hybridkompressor nach Anspruch 1, weiter umfassend:
eine Drehzahl-Veränderungseinrichtung (660) zum Erhöhen der Drehzahl des durch die äußere Antriebsquelle erzeugten Umlaufs und zum Übertragen der Dreh-Antriebskraft an die Welle (602).

10. Hybridkompressor nach Anspruch 1, weiter umfassend:
eine Drehzahl-Veränderungseinrichtung (680) zum Herabsetzen der Drehzahl des durch die Elektromotoreinheit (630) erzeugten Umlaufs und zum Erhöhen der Drehzahl des durch die äußere Antriebsquelle erzeugten Umlaufs.

11. Hybridkompressor nach Anspruch 9, weiter umfassend:
eine Riemenscheibe (603) zur Aufnahme der Dreh-Antriebskraft, die von der äu­ ßeren Antriebsquelle erzeugt wird, und zur Übertragung der Dreh-Antriebskraft an die Welle (602), wobei die Kupplungseinrichtung (620) radial innerhalb der Rie­ menscheibe (603) angeordnet ist.