DE19840568A1 - Kompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor, insbesondere für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten Ver­ dichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei die Verdich­ tereinheit über eine Antriebswelle und ein an die Antriebswelle gekoppeltes Antriebs­ rad von einem Riemen angetrieben wird und wobei das Antriebsrad einen mit dem Riemen in Eingriff stehenden Riemenscheibenkörper aufweist, der über eine Kopp­ lungseinrichtung direkt oder indirekt mit der Antriebswelle gekoppelt ist.

Kompressoren der hier in Rede stehenden Art werden meist als Klimakompressoren bezeichnet und sind aus der Praxis in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Solche Kompressoren umfassen ein Gehäuse, welches eine von außerhalb angetriebene Verdichter- bzw. Pumpeneinheit einschließt. Die beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgebildete Pumpeneinheit umfaßt wiederum mindestens einen Kolben, der in einem Zylinderblock hin und her bewegbar ist. Üblicherweise ist ein solcher Kompressor mit mehreren Kolben ausgestattet und arbeitet nach dem Tau­ melscheibenprinzip oder Schwenkscheibenprinzip. Bei Drehung der Taumelscheibe werden die Kolben in Richtung ihrer Längsachse bin und her bewegt. An dieser Stelle sei angemerkt, daß das voranstehend kurz erörterte Prinzip hier lediglich bei­ spielhaft genannt ist.

Die hier in Rede stehenden Kompressoren werden über einen Riemen angetrieben, der über eine nachfolgend als Antriebsrad bezeichnete Riemenscheibe geführt wird. Der Riemen wird wiederum über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angetrieben.

Beim Betreiben des Verdichters können Fehlfunktionen auftreten. So kann beispiels­ weise die Verdichtereinheit oder die Antriebswelle blockieren. Sofern der Riemen das Antriebsrad mit einem sehr kleinen Umschlingungswinkel belegt, wird der Riemen auf dem Antriebsrad bzw. auf der Riemenscheibe voraussichtlich rutschen, wobei sich dabei das Antriebsrad sehr stark erwärmt. Dies führt bereits nach kurzer Zeit zu einer Beschädigung und schließlich Zerstörung des Riemens, so daß auch die weiter durch den Riemen angetriebenen Aggregate, so beispielsweise die Wasserpumpe oder die Lichtmaschine, nicht mehr angetrieben werden. Das Kraftfahrzeug ist somit nicht mehr funktionsfähig.

Sofern der Riemen das Antriebsrad bzw. die Riemenscheibe mit einem größeren Umschlingungswinkel belegt, so beispielsweise um mehr als 1800, ist ein Rutschen des Riemens auf dem Antriebsrad bzw. auf der Riemenscheibe kaum noch möglich. Dies führt entweder zu einem Reißen des Riemens oder zu einem Abwürgen des Motors. Auch in einem solchen Falle ist das Kraftfahrzeug nicht mehr betriebsfähig.

Zur Vermeidung der voranstehend genannten Probleme hat man bereits in das An­ triebsrad des Kompressors eine Elektromagnet-Kupplung integriert. Tritt Rutschen des Riemens auf oder tritt Rutschen der Kupplungshälften auf, führt dies zu einer sehr starken Erwärmung der Kupplung. Wird eine vorgegebene Temperatur erreicht, unterbricht eine Schmelzsicherung den Spulenstrom und die Kupplung entkoppelt den Kompressor, so daß sich der Riemen mit dem Riemenscheibenkörper des An­ triebsrades weiter bewegen kann. Der Betrieb sicherheitsrelevanter Bauteile des Kraftfahrzeuges, so beispielsweise der Wasserpumpe und/oder der Lichtmaschine, die ebenfalls von diesem Riemen angetrieben werden, ist dadurch gewährleistet.

Die aus der Praxis bekannte Elektromagnet-Kupplung ist jedoch insoweit problema­ tisch, als sie relativ groß baut, von den einzelnen Bauteilen her aufwendig ist und somit einen ganz erheblichen Kostenfaktor darstellt. Vor allem verursacht eine solche Elektromagnet-Kupplung aufgrund deren Komplexizität eine ganz erhebliche Ge­ wichtsbelastung, die einer im heutigen Kraftfahrzeugbau stets angestrebten Ge­ wichtsreduzierung diametral entgegen steht. Durch die erhebliche Baugröße des Kompressors ist dieser zum Einbau in kleine Motorräume nicht geeignet ist.

Aus der Praxis ist für sich gesehen auch bereits bekannt, eine Überlastkopplung mit einem scheibenförmigen, außenverzahnten Gummikörper vorgesehen, dessen Zähne bei Überbeanspruchung abscheren. Dabei handelt es sich um eine rein me­ chanische Überlastkopplung, deren Entkopplungsverhalten nur in einer gewissen Bandbreite definierbar ist. Jedenfalls ist eine solche Überlastkopplung wenig zuver­ lässig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der hier in Rede stehenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß mit einfa­ chen technischen Mitteln ein wirksamer Riemenschutz bei blockierender Antriebs­ welle bzw. Verdichtereinheit geschaffen ist. Dabei soll eine weiterreichende Reduzie­ rung des Gewichts und der Baugröße des Kompressors möglich sein.

Der erfindungsgemäße Kompressor löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist ein Kompressor der eingangs ge­ nannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung bei Überschrei­ ten einer definierten thermischen und/oder mechanischen Belastbarkeitsgrenze zwangsweise entkoppelt.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die Entkopplung zwangsweise zu erfolgen hat, und zwar bei Überschreiten einer definierten thermischen Belastbarkeitsgrenze, einer definierten mechanischen Belastbarkeitsgrenze oder bei Überschreiten wahl­ weise einer der beiden zuvor genannten Belastbarkeitsgrenzen. Letztendlich soll hier sichergestellt sein, daß eine zwangsweise Entkopplung auf jeden Fall stattfindet, wo­ bei die Art der zu überschreitenden Belastbarkeitsgrenze sowie der Betrag der Be­ lastbarkeit vorgebbar ist.

Damit soll auf jeden Fall vermieden werden, daß ein Blockieren der Verdichtereinheit bzw. der Antriebswelle zu einem Blockieren oder zu einer Beschädigung des Rie­ mens führt. Letztendlich soll erreicht werden, daß auch bei Blockieren der Verdich­ tereinheit bzw. der Antriebswelle der Riemen mehr oder weniger ungehindert weiter­ laufen kann, wobei eben nur der Kompressor aufgrund des eingetretenen Defekts außer Betrieb ist.

Im Konkreten könnte die beim ordnungsgemäßen Betrieb des Kompressors kop­ pelnde Kopplungseinrichtung ein zwischen dem Riemenscheibenkörper und einer mit der Antriebswelle gekoppelten Kopplungsscheibe wirkendes Kopplungselement um­ fassen. Dieses Kopplungselement ist für die eigentliche Kopplung und somit für den Antrieb der Verdichtereinheit verantwortlich. Insbesondere auch im Hinblick auf eine geringe Baugröße ist es dabei von Vorteil, wenn das Kopplungselement zwischen der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers und der Außenfläche der Kopplungs­ scheibe angeordnet ist, wobei in einem solchen Falle die beiden Flächen - Innenflä­ che des Riemenscheibenkörpers und Außenfläche der Kopplungsscheibe - koaxial zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten erstreckt sich der zur Aufnahme des Riemens dienende Riemenscheibenkörper im wesentlichen kreisringförmig um die Kopplungsscheibe, wobei sowohl der Riemenscheibenkörper als auch die Kopp­ lungsscheibe zwei zueinander benachbarte und dabei parallel zueinander verlau­ fende Flächen aufweist. Dazwischen ist die Kopplungseinrichtung mit dem Kopp­ lungselement angeordnet.

Des weiteren könnte zwischen dem Kopplungselement und der Kopplungsscheibe bzw. einem Antriebsflansch der Verdichtereinheit ein der Kopplungseinrichtung zu­ geordneter Schwingungsdämpfer zum Dämpfen der Drehschwingungen vorgesehen sein, wobei es sich dabei um ein Elastomerelement bzw. um ein Gummi-Metall-Ele­ ment handeln kann. Insoweit kann die Kopplungseinrichtung einerseits das Kopp­ lungselement und andererseits den Schwingungsdämpfer umfassen. Das zur Ent­ kopplung dienende Bauteil ist jedoch das Kopplungselement.

Nun gibt es zahlreiche Möglichkeiten, das Kopplungselement im Konkreten auszuge­ stalten, wobei das Kopplungselement eine definierte Entkopplung bei Überschreiten einer thermischen und/oder mechanischen Belastbarkeitsgrenze zu bewerkstelligen hat. Dazu könnte das Kopplungselement als Feder ausgebildet sein, die bei einer Temperatureinwirkung oberhalb eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes ihre elastische Federkraft zumindest teilweise verliert und dabei entkoppelt. Die durch Federkraft erreichte Kopplung wird somit durch ein quasi "Erlahmen" der Feder auf­ gehoben, wobei der Feder ohne weiteres auch eine Doppelfunktion insoweit zukom­ men kann, als die Feder auch eine Entkopplung bei Überschreiten einer mechani­ schen Belastbarkeitsgrenze zuläßt, nämlich im Sinne einer Rutschkopplung wirkt. Beide Funktionsweisen - Entkopplung bei Überschreiten einer thermischen und einer mechanischen Belastbarkeitsgrenze - sind möglich.

Ebenso ist es denkbar, das Kopplungselement als mit magnetischem Material des Riemenscheibenkörpers und der Kopplungsscheibe unmittelbar oder mittelbar zu­ sammenwirkender Permanetmagnet auszuführen. Dieser Permanentmagnet müßte bei Temperatureinwirkung oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes seine magne­ tische Wirkung zumindest teilweise verlieren und dabei entkoppeln. Insoweit wäre die Entkopplung bei Überschreiten einer definierbaren thermischen Belastbarkeitsgrenze gewährleistet.

Die Vorkehrung einer magnetisch arbeitenden Kopplungseinrichtung könnte auch ein formschlüssiges Koppeln bewerkstelligen, nämlich dadurch, daß das Kopplungsele­ ment formschlüssig koppelnde magnetische Kopplungsteile sowie einen zumindest schwachen Elektromagneten umfaßt, der bei detektiertem Blockieren der Antriebs­ welle die Kopplungsteile außer Eingriff bringt und dabei entkoppelt. Eine solche Vor­ kehrung bietet sich zumindest dann an, wenn der Kompressor elektrisch geregelt ist, wenn sich also das Blockieren des Kompressors ohne weiteres feststellen läßt.

Im Rahmen einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kopplungsele­ ment im Sinne eines kreisringförmig ausgebildeten Druckkörpers zur kraftschlüssigen Kopplung zwischen dem Riemenscheibenkörper und der Kopplungsscheibe bzw. der Antriebswelle ausgeführt. Dieser Druckkörper bewirkt aufgrund seines zwischen die Bauteile gepreßten Zustandes eine kraftschlüssige Kopplung, wobei im Falle der zu­ sätzlichen Vorkehrung eines Schwingungsdämpfers das Kopplungselement und so­ mit der Druckkörper zwischen dem Riemenscheibenkörper und dem Schwingungs­ dämpfer angeordnet ist. Jedenfalls wirkt der Druckkörper zwischen dem Riemen­ scheibenkörper und der Antriebswelle, und zwar jeweils über diejenigen Bauteile, die in funktionaler Hinsicht dazwischen angeordnet sind.

Im Konkreten könnte der Druckkörper als Balg, vorzugsweise als dünnwandiger Me­ tallbalg, ausgeführt sein. Eine dünnwandige Ausgestaltung wäre insoweit von Vorteil, als sich dieser durch ein Strömungsmedium räumlich ausdehnen ließe. Der Druck­ körper könnte nämlich zur kraftschlüssigen Kopplung mit einem unter vorgebbaren Druck stehenden Strömungsmedium gefüllt sein, wobei es sich bei dem Strömungs­ medium um ein Gas, eine Flüssigkeit oder zumindest teilweise um eine Flüssigkeit und ansonsten um Gas handeln kann. Jedenfalls bewerkstelligt der Druckkörper im druckbeaufschlagten Zustand eine Zwangskopplung, so daß der Kompressor über den Riemenscheibenkörper drehangetrieben wird.

Nun ist es möglich, bei Vorkehrung des zuvor genannten Druckkörpers die Entkopp­ lung bei Überschreiten einer definierten thermischen und/oder mechanischen Belast­ barkeitsgrenze zu bewerkstelligen. So könnte das Strömungsmedium einen derart hoben thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, daß es den Druckkörper bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur aufgrund des dann herrschenden Innendrucks zumindest bereichsweise öffnet oder gar zum Platzen bringt und dabei entkoppelt. Dies setzt auf jeden Fall voraus, daß der Riemen über den Riemenschei­ benkörper hinwegrutscht, diesen dabei auf in der Praxis bis etwa 300°C erwärmt und die Temperatur an den unmittelbar an der Innenfläche des Riemenscheibenkör­ pers anliegenden Druckkörper weitergibt. Jedenfalls führt die Temperaturerhöhung zu einer solchen Ausdehnung des Strömungsmediums, daß der Druckkörper leckt oder gar platzt, wodurch der Druck entweichen kann und wodurch letztendlich der Druckkörper den zur Zwangskopplung zwischen Riemenscheibenkörper und An­ triebswelle bzw. Kopplungsscheibe erforderlichen Anpreßdruck nicht mehr aufbringt. Eine Entkopplung ist somit bei Überschreitung eines thermischen Grenzwertes er­ reicht.

Ebenso ist es denkbar, daß der Druckkörper mindestens eine zur Druckentlastung und somit zur Entkopplung dienende mechanische Sollbruchstelle aufweist. Dazu könnte eine Sollbruchstelle aufreißen, so daß der innerhalb des Druckkörpers herr­ schende Druck bzw. das dort vorhandene Strömungsmedium entweichen kann. Hier ist es jedoch erforderlich, daß die zum Aufreißen erforderliche Kraft geringer ist als diejenige Kraft, mit der der Druckkörper in seiner Position relativ zu der Kopplungs­ scheibe oder zu dem dazwischen angeordneten Schwingungsdämpfer durch Haftrei­ bung, Adhäsion oder dergleichen gehalten wird. Insoweit wäre die Entkopplung bei Überschreiten einer mechanischen Belastbarkeitsgrenze gewährleistet.

Ebenso könnte der Druckkörper zumindest eine zur Druckentlastung und somit zur Entkopplung dienende Schmelzsicherung aufweisen, die ungeachtet eines etwaigen Druckanstiegs innerhalb des Druckkörpers bei Erreichen einer vorgebbaren Tempe­ ratur schmilzt und das Druckmedium freigibt. In besonders vorteilhafter Weise sind entlang des Umfanges des Druckkörpers mehrere Schmelzsicherungen vorgesehen, so daß unabhängig der Winkelposition der Riemenscheibe bzw. des Riemenschei­ benkörpers mindestens eine Schmelzsicherung in der Nähe des aufgrund eines Durchrutschens des Riemens heißlaufenden Bereichs der Riemenscheibe angeord­ net ist. Jedenfalls ist auch hierdurch eine zwangsweise Entkopplung geschaffen, und zwar durch Überschreiten einer definierten thermischen Belastbarkeitsgrenze.

Da eine Fehlfunktion des Kompressors sowohl zu einem Durchrutschen des Rie­ mens und somit zu einer enormen Erwärmung des Riemenscheibenkörpers als auch zu einem vollständigen Blockieren des Riemens und somit zu einem Abwürgen des Antriebsmotors oder gar zu einer Zerstörung des Riemens führen kann, ist es von Vorteil, die beiden zuvor genannten Entkopplungsmechanismen miteinander zu kombinieren, nämlich dahingehend, daß der Druckkörper mindestens eine zur Druckentlastung dienende mechanische Sollbruchstelle und mindestens eine zur Druckentlastung dienende Schmelzsicherung zur Entkopplung aufweisen kann. Da­ bei sollte sichergestellt sein, daß der Druckkörper stoffschlüssig, zumindest aber mit hohem Haftreibungskoeffizienten in seiner Position gehalten ist, so daß bei entspre­ chender mechanischer Belastung die Sollbruchstelle auch tatsächlich aufreißt.

Hinsichtlich einer konkreten Ausgestaltung des Druckkörpers ist es von weiterem Vorteil, wenn sich dieser zwischen der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers und der Außenfläche der Kopplungsscheibe oder eines Schwingungsdämpfers kreisring­ förmig, vorzugsweise im Sinne eines Hohlzylinders, erstreckt. Mit anderen Worten erstreckt sich der Druckkörper ringförmig zwischen dem Riemenscheibenkörper und der Kopplungsscheibe, und zwar zwischen den beiden Innenflächen der hier in Rede stehenden, miteinander zu koppelnden Bauteile. Der dort vorsehbare Schwingungs­ dämpfer kann als quasi Zwischenelement dienen, hat jedoch in funktionaler Hinsicht mit der Kopplung bzw. Entkopplung nichts zu tun.

Im Längsschnitt durch den Kompressor bzw. den Druckkörper könnte dieser einen im wesentlichen rechtwinkligen Druckraum aufweisen, wobei sich an diesen rechtwinkli­ gen Druckraum - im Längsschnitt - gegenüber dem Druckraum verjüngte, nach au­ ßen gerichtete Trennbereiche des Druckkörpers anschließen. Diese Trennbereiche weisen eng benachbarte Wandungen auf, die aufgrund deren Nähe zueinander mit einer Schmelzsicherung insgesamt, zonal oder punktuell geschlossen sind. Eine Verbindung der Wandungen in den Trennbereichen läßt sich auch im Sinne einer Sollbruchstelle ausgestalten.

Insbesondere bei Kombination einer zwangsweisen Entkopplung sowohl bei Über­ schreiten einer definierten thermischen als auch bei Überschreiten einer definierten mechanischen Belastbarkeitsgrenze ist es von Vorteil, wenn zwei einander gegen­ überliegende Trennbereiche ausgebildet sind, die sich im Längsschnitt des Druck­ körpers U-förmig mit ihren Schenkeln an den Druckraum anschließen, wobei eben der eine Trennbereich zur Entkopplung bei Überschreiten einer definierten thermi­ schen Belastbarkeitsgrenze und der andere Trennbereich bei Überschreiten einer definierten mechanischen Belastbarkeitsgrenze dient. Dabei handelt es sich bei dem einen Trennbereich um eine Schmelzsicherung und bei dem anderen Trennbereich um eine mechanische Sollbruchstelle, wobei sowohl die Schmelzsicherung als auch die Sollbruchstelle entlang des gesamten Umfangs des Druckkörpers kontinuierlich, zonal oder lediglich punktuell vorgesehen sein kann.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol­ gende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich­ nung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel eines gattungsbildenden Kompressors mit den wesentlichen Bauteilen,

Fig. 2 in einem schematischen Längsschnitt, teilweise, ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 2 im Detail "X" in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 in einem schematischen Längsschnitt, teilweise, ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors und

Fig. 5 den Gegenstand aus Fig. 4 im Detail "Y" in vergrößerter Darstellung.

Bei dem in Fig. 1 lediglich beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel eines gat­ tungsbildenden Kompressors handelt es sich um einen Axialkolbenverdichter, wobei die hier nicht näher beschriebene Verdichtereinheit 1 in einem Gehäuse 2 angeord­ net ist. Das Gehäuse 2 umfaßt im wesentlichen zwei Gehäuseteile 3, 4, wobei das Gehäuseteil 3 einen sog. Triebraum 5 bildet, in dem die Verdichtereinheit 1 angeord­ net ist.

Die Verdichtereinheit 1 wird über eine Riemenscheibe 6 beispielsweise von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Der Antrieb erfolgt von dort aus über eine An­ triebswelle 7, die um eine Drehachse 8 rotiert. Die Antriebswelle 7 ist in dem Ge­ häuse 2 und im Bereich der Riemenscheibe 6 drehgelagert.

Zum Antrieb der Kolben 9 ist eine Taumelscheibe 10 vorgesehen, die über Lager 11 auf eine drehfest im Gehäuse 2 gelagerte Aufnahmescheibe 12 wirkt. Die Aufnahme­ scheibe 12 ist über eine Pleuelstange 13 mit dem bzw. den Kolben 9 gekoppelt. Ent­ sprechend dieser Anordnung bewegt sich der Kolben 9 bei einer Drehung der Tau­ melscheibe 10 über die Aufnahmescheibe 12 in Richtung seiner Längsachse hin und her, wobei das hier dargestellte Ausführungsbeispiel gleich mehrere Kolben 9 um­ faßt.

Da es sich bei dem hier dargestellten Kompressor um einen Kompressor für die Kli­ maanlage eines Kraftfahrzeugs handelt, wird dieser über die hier nicht gezeigte Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angetrieben, wobei über eine geeignete Riemenscheibe, die mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, ein Antriebsmoment in ein Antriebsrad 14 des Kompressors eingeleitet wird. Dieses An­ triebsrad 14 umfaßt einen Riemenscheibenkörper 15, über den der Riemen 16 ge­ führt wird.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist angedeutet, daß der Riemenscheibenkörper 15 durch den Riemen 16 in eine Drehbewegung verbracht wird. Das in den Riemen­ scheibenkörper 15 eingeleitete Drehmoment wird - bei den in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen - über eine Kopplungseinrichtung 17 auf die An­ triebswelle 7 übertragen, wobei die Kopplungseinrichtung 17 - bei den hier gewählten Ausführungsbeispielen - einen Schwingungsdämpfer 18 umfaßt.

In erfindungsgemäßer Weise ist die Kopplungseinrichtung 17 derart konzipiert, daß bei Überschreiten einer definierten thermischen und/oder mechanischen Belastbar­ keitsgrenze diese zwangsweise entkoppelt, so daß der Riemenscheibenkörper 15 im entkoppelten Zustand ungehindert drehen kann.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen dabei deutlich, daß die Kopplungseinrichtung 17 ein zwi­ schen dem Riemenscheibenkörper 15 und der Antriebswelle 7 bzw. der Kopplungs­ scheibe 19 wirkendes Kopplungselement 20 umfaßt, wobei das Kopplungselement 20 zwischen der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers 15 und der Außenfläche der Kopplungsscheibe 19 angeordnet ist und wobei die beiden Flächen - Innenfläche des Riemenscheibenkörpers 15 und Außenfläche der Kopplungsscheibe 19 - koaxial zueinander angeordnet sind.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist zwischen dem Kopplungselement 20 und der Kopp­ lungsscheibe 19 bzw. zwischen den beiden benachbarten Flächen dieser Bauteile ein der Kopplungseinrichtung 17 zugeordneter Schwingungsdämpfer 18 zum Dämp­ fen der Drehschwingungen vorgesehen, wobei dieser Schwingungsdämpfer 18 mit dem eigentlichen Vorgang des Koppelns bzw. Entkoppelns nichts zu tun hat.

Die Fig. 2 bis 5 lassen desweiteren erkennen, daß das Kopplungselement 20 im Sinne eines kreisringförmig ausgebildeten Druckkörpers 21 zur kraftschlüssigen Kopplung zwischen dem Riemenscheibenkörper 15 und der Kopplungsscheibe 19 ausgeführt ist. Im Konkreten handelt es sich bei dem Druckkörper 21 um einen dünn­ wandigen Metallbalg, der zur kraftschlüssigen Kopplung mit einem unter vorgebba­ rem Druck stehenden Strömungsmedium gefüllt ist. Die durch den Druckkörper 21 hervorgerufene Klemmwirkung bewerkstelligt die Kopplung zwischen Riemenschei­ benkörper 15 und Kopplungsscheibe 19, wobei der Druckkörper 21 mittels Kleben, Löten, Punktschweißen oder dergleichen in seiner Position fixiert sein kann.

Der vergrößerten Darstellung in Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß der Druckkörper 21 zur Druckentlastung und somit zur Entkopplung dienende mechanische Sollbruch­ stellen 22 aufweist. Ebenso sind dort Schmelzsicherungen 23 vorgesehen, so daß bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kombination von einer Kopplungseinrichtung 17 realisiert ist, die bei Überschreiten sowohl einer definierten thermischen als auch bei Überschreiten einer definierten mechanischen Belastbarkeitsgrenze zwangsweise entkoppelt.

Bei dem mit den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die me­ chanischen Sollbruchstellen 22 und die Schmelzsicherungen 23 nicht wie bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel einander gegenüber, sondern sind lediglich auf der der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers 15 zugewandten Seite des Druckkörpers 21 ausgebildet.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen weiter gemeinsam, daß der Druckkörper 21 einen im Längsschnitt im wesentlichen rechtwinkligen Druckraum 24 und sich daran anschlie­ ßende, im Querschnitt gegenüber dem Druckraum 24 verjüngte, nach außen gerich­ tete Trennbereiche 25 umfaßt, wobei bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Trennbereiche einander gegenüberliegend angeordnet sind, die sich im Längsschnitt des Druckkörpers 21 U-förmig mit ihren Schenkeln an den eigentlichen Druckraum 24 anschließen.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich auf einer Seite des Druckkörpers 21 - auf der der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers 15 zugewandten Seite - ein Trennbereich 25 vorgesehen, an dem sowohl die mechani­ schen Sollbruchstellen 22 als auch die Schmelzsicherungen 23 vorgesehen sind.

Des weiteren ist zu beachten, daß gemäß den Darstellungen in den Fig. 2 und 4 Nadellager 26 vorgesehen sind, die die Antriebswelle 7 außerhalb des Triebraums 5 lagern. Darüberhinaus dienen die Nadellager 26 zur Lagerung der Kopplungsscheibe 19. Aufgrund der Vorkehrung der Nadellager 26 außerhalb des Triebraums 5 laufen diese Lager unter Umgebungsatmosphäre, wobei Dichtungen 27 gegenüber dem Triebraum 5 abdichten.

Schließlich lassen die Fig. 2 und 4 erkennen, daß zwischen dem Riemenschei­ benkörper 15 und der Kopplungsscheibe 19 Reibbeläge 28 vorgesehen sind, die als "Notlager" bzw. Lagerfläche oder Lagerbeschichtung dienen. Blockiert nämlich der Kompressor und tritt entsprechend den voranstehenden Ausführungen eine Ent­ kopplung ein, so stehen auch die zuvor erörterten Nadellager 26. Damit nun der Riemenscheibenkörper 15 über eine akzeptable Dauer hinweg, so beispielsweise für mindestens einige Stunden, ungehindert weiter drehen kann, ist dazu eine Art Notla­ gerung des Riemenscheibenkörpers 15 erforderlich, die über den Reibbelag 28 er­ folgt, der sowohl radial als auch quer ausgebildet ist. Temperaturbeständige Lager­ materialien lassen sich hierzu verwenden.

Hinsichtlich der Funktionsweise der hier realisierten Kopplungseinrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwie­ sen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß das voranstehend lediglich beispielhaft ge­ nannte Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Lehre lediglich erläutert, jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims (20)

1. Kompressor, insbesondere für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2) und einer in dem Gehäuse (2) angeordneten Verdichtereinheit (1) zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei die Verdichtereinheit (1) über eine Antriebswelle (7) und ein an die Antriebswelle (7) gekoppeltes Antriebsrad (14) von einem Riemen (16) angetrieben wird und wobei das Antriebsrad (14) einen mit dem Riemen (16) in Eingriff stehenden Riemenscheibenkörper (15) aufweist, der über eine Kopplungseinrichtung (17) direkt oder indirekt mit der Antriebswelle (7) ge­ koppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (17) bei Über­ schreiten einer definierten thermischen und/oder mechanischen Belastbarkeits­ grenze zwangsweise entkoppelt.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsein­ richtung (17) ein zwischen dem Riemenscheibenkörper (15) und einer mit der An­ triebswelle (7) gekoppelten Kopplungsscheibe (19) wirkendes Kopplungselement (20) umfaßt.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsele­ ment (20) zwischen der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers (15) und der Au­ ßenfläche der Kopplungsscheibe (19) angeordnet ist, wobei die beiden Flächen ko­ axial zueinander angeordnet sind.

4. Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kopplungselement (20) und der Kopplungsscheibe (19) bzw. einem Antriebs­ flansch der Verdichtereinheit (1) ein der Kopplungseinrichtung (17) zugeordneter Schwingungsdämpfer (18) zum Dämpfen der Drehschwingungen vorgesehen ist.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Schwingungsdämpfer (18) um ein Elastomerelement handelt.

6. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Schwingungsdämpfer (18) um ein Gummi-Metall-Element handelt.

7. Kompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (20) als Feder ausgebildet ist, die bei Temperatureinwirkung oberhalb eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes ihre elastische Federkraft zu­ mindest teilweise verliert und dabei entkoppelt.

8. Kompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (20) als mit magnetischem Material des Riemenscheibenkör­ pers (15) und der Kopplungsscheibe (19) unmittelbar oder mittelbar zusammenwir­ kender Permanentmagnet ausgeführt ist, der bei Temperatureinwirkung oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes seine magnetische Wirkung zumindest teilweise verliert und dabei entkoppelt.

9. Kompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Kompressor elektrisch geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (20) formschlüssig koppelnde magnetische Kopplungsteile sowie einen zumindest schwachen Elektro­ magneten umfaßt, der bei detektiertem Blockieren der Antriebswelle (7) die Kopp­ lungsteile außer Eingriff bringt und dabei entkoppelt.

10. Kompressor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (20) im Sinne eines kreisringförmig ausgebildeten Druckkör­ pers (21) zur kraftschlüssigen Kopplung zwischen dem Riemenscheibenkörper (15) und der Kopplungsscheibe (19) bzw. der Antriebswelle (7) ausgeführt ist.

11. Kompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (21) als Balg, vorzugsweise als dünnwandiger Metallbalg, ausgeführt ist.

12. Kompressor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (21) zur kraftschlüssigen Kopplung mit einem unter vorgebbarem Druck stehenden Strömungsmedium gefüllt ist.

13. Kompressor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungs­ medium einen derart hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, daß es den Druckkörper (21) bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur aufgrund des dann herrschenden Innendrucks zumindest bereichsweise öffnet oder gar zum Platzen bringt und dabei entkoppelt.

14. Kompressor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (21) mindestens eine zur Druckentlastung und somit zur Entkopplung dienende mechanische Sollbruchstelle (22) aufweist.

15. Kompressor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (21) mindestens eine zur Druckentlastung und somit zur Entkopplung dienende Schmelzsicherung (23) aufweist.

16. Kompressor nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ körper (21) mindestens eine zur Druckentlastung dienende mechanische Sollbruch­ stelle (22) und mindestens eine zur Druckentlastung dienende Schmelzsicherung (23) zur Entkopplung aufweist.

17. Kompressor nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckkörper (21) zwischen der Innenfläche des Riemenscheibenkörpers (15) und der Außenfläche der Kopplungsscheibe (19) oder eines Schwingungs­ dämpfers (18) kreisringförmig, vorzugsweise im Sinne eines Hohlzylinders, erstreckt.

18. Kompressor nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (21) einen im Längsschnitt im wesentlichen rechtwinkeligen Druck­ raum (24) und sich daran anschließende, im Längsschnitt gegenüber dem Druck­ raum (24) verjüngte, vorzugsweise nach außen gerichtete Trennbereiche (25) auf­ weist.

19. Kompressor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander ge­ genüberliegende Trennbereiche (25) ausgebildet sind, die sich im Längsschnitt des Druckkörpers (21) U-förmig mit ihren Schenkeln an den Druckraum (24) anschließen.

20. Kompressor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich der oder die Trennbereiche (25), d. h. die Schmelzsicherung (23) und/oder die Sollbruch­ stelle (22), entlang des Umfangs des Druckkörpers (21) punktuell, zonal oder konti­ nuierlich erstrecken.