DE3506063C2 - Verdichter mit einer Einrichtung zum Erfassen der Drehzahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Fahrzeug-Klimaanlagenverdichter sollte, wenn dessen Drehung durch Blockieren angehalten wird, die Kupplung zwischen dem Antrieb und dem Verdichter schnell gelöst werden. Wenn der Verdichter, ein Wechselstromgenerator und andere Einrichtungen zusammen von einem Keilriemen angetrieben werden, ist es notwendig, daß die Bewegung der anderen Einrichtungen nicht von dem Anhalten des Verdichters betroffen ist. Aufgrund dieser Notwendigkeit müssen Drehzahlerfassungseinrichtungen mit dem Fahrzeugverdichter gekoppelt sein.

Zu diesem Zweck sind verschiedene Typen von Drehzahlerfassungseinrichtungen zur Benutzung in einem Verdichter bekannt, z. B. mechanische Typen, Generatortypen, elektromagnetische Induktionstypen usw. Diese Drehzahlerfassungseinrichtungen sind entweder vor der Kupplung plaziert, oder sie ragen am hinteren Teil des Verdichter heraus, wodurch der für den Verdichter notwendige des Verdichters heraus, wodurch der für den Verdichter notwendige Raum vergrößert wird. Da aber der zur Verfügung stehende Raum für eine Fahrzeug-Klimaanlage begrenzt ist, ist es schwierig, eine solche Drehzahlerfassungseinrichtung anzubringen.

Es ist auch bekannt, elektromagnetisch arbeitende Drehzahlerfassungseinrichtungen im Gehäuse des Verdichters anzuordnen, vgl. beispielsweise DE-OS 31 30 338. Dabei wird der elektromagnetische Fluß von einem permanentmagneten erzeugt, was die Baugröße des Aufnehmers vergrößert.

Die Erfindung geht aus von einem Verdichter, wie er aus der EP-O 0 049 480 A1 bekannt ist bzw. aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 hervorgeht, d. h. einem Verdichter, bei dem eine elektromagnetische Kupplung zum Ankoppeln an die Antriebswelle vorgesehen ist. Eine solche Kupplung erzeugt einen magnetrischen Streufluß, der erfindungsgemäß zur Erzeugung des elektromagnetischen Felder benutzt wird. Zu diesem Zweck ist der Verdichter gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet.

Während es sich bei dem bekannten Verdichter um einen Spiralverdichter handelt, wie er gemäß Anspruch 2 ausgebildet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen beschränkt, sondern es kann sich auch um einen Taumelscheibenverdichter gemäß Anspruch 3 handeln.

Aus der JP 58-1 87 769 U ist ein Taumelscheibenverdichter bekannt, bei dem der magnetische Aufnehmer nicht mit der umlaufenden Taumelscheibe, sondern mit einem speziell dafür vorgesehenen Drehteil, das an der Antriebswelle befestigt ist, zusammenarbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verdichter mit einer Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl, die innerhalb des Verdichters angebracht ist, so vorzusehen, daß die Abmessungen angebracht ist, so vorzusehen, daß die Abmessungen des Verdichters nicht vergrößert werden.

Die Erfindung richtet sich auf einen Verdichter mit einem Gehäuse, einer Antriebswelle, die drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, und einer elektromagnetischen Kupplung, die an dem Verdichtergehäuse zur wahlweisen Kopplung der Antriebswelle mit einem externen Antrieb befestigt ist. Ein Verdichterelement ist antriebsmäßig mit der Antriebswelle gekoppelt, und ein außermittiges Drehteil ist in dem Gehäuse angeordnet und mit der Antriebswelle für rotierende Bewegung und zur Aufnahme des magnetischen Flusses, der von der elektromagnetischen Kupplung gestreut wird, gekoppelt. Eine Erfassungseinrichtung erfaßt die Anzahl der Umdrehungen des Verdichterelements. Die Erfassungseinrichtung weist einen magnetischen Aufnehmer auf, der mit dem Gehäuse verbunden ist und hat einen Teil, der benachbart dem Rotationsmittelpunkt des außermittigen Drehteils zur Aufnahme der Variationen des magnetischen Flusses, wenn das außermittige Drehteil an dem magnetischen Aufnehmer vorbeigedreht wird, angebracht ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Spiralverdichters einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines magnetischen Aufnehmers, der in der Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 3 eine Ansicht eines außermittigen Rotors und eines magnetischen Aufnehmers, die den elektromagnetischen Induktionsbetrieb der Erfindung darstellt;

Fig. 4 eine Ansicht der Spannungsänderung, die in dem magnetischen Aufnehmer in Fig. 3 hervorgerufen wird;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Verdichters einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Bezogen auf die Zeichnungen wird in Fig. 1 ein Spiralverdichter mit einem Gehäuse 1, das eine Frontplatte 11 und einen becherförmigen Teil 12 aufweist, gezeigt. Eine Bohrung 111 ist in der Frontplatte 11 eingebracht, und eine Antriebswelle 2 ragt in die Bohrung 111, ein inneres scheibenförmiges Ende 21 der Antriebswelle 2 ist durch ein Lager 13 in der Bohrung 111 gelagert.

Die Frontplatte 11 besitzt eine Hülse 14, die von dieser herausragt und die Antriebswelle 2 umgibt. Ein Lager 15 ist in dem vorderen Ende der Hülse 14 zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle 2 angebracht.

Ein Kupplungsrotor 31 ist drehbar durch ein Lager 16 gelagert, und ein Elektromagnet 32 ist an der äußeren Oberfläche der Hülse 14 befestigt. Eine Ankerplatte 33 ist elastisch an dem Ende der Antriebswelle 2, das aus der Hülse 14 herausragt, gelagert. Eine elektromagnetische Kupplung weist somit einen Kupplungsrotor 31, einen Elektromagneten 32 und eine Ankerplatte 33 auf. Die Drehbewegung von dem äußeren Antrieb (z. B. ein Fahrzeugmotor) wird über die elektromagnetische Kupplung auf die Antriebswelle 2 übertragen. Insbesondere wird die Drehbewegung von dem äußeren Antrieb über einen Riemen auf den Kupplungsrotor 31 übertragen; und danach wird, wenn die Ankerplatte 33 mit dem Kupplungsrotor 31 durch Anschalten einer elektrischen Spannung an den Elektromagneten 32 verbunden wird, die Drehbewegung von dem Kupplungsrotor 31 zu der Ankerplatte 33 und von dort zu der Antriebswelle 2 übertragen.

Die Öffnung des becherförmigen Teils 12 wird durch die Frontplatte 11 abgeschlossen. Eine umlaufende Spirale 24 ist drehbar über ein Lager 23 an einer Antriebsscheibe 22, die exzentrisch mit dem inneren scheibenförmigen Ende 21 der Antriebswelle 2 verbunden ist, gelagert. Eine feste Spirale 25 paßt in die umlaufende Spirale 24, und die Endplatte der festen Spirale 25 ist an dem becherförmigen Teil 12 befestigt. Eine rotationsverhindernde Einrichtung, die die Drehung der umlaufenden Spirale 24 verhindert, weist einen festen Ring 112, einen umlaufenden Ring 113 und Kugeln 114 auf. Der feste Ring 112 ist an der Frontplatte 11 befestigt, und der umlaufende Ring 113 ist an der Endplatte der umlaufenden Spirale 24 befestigt und liegt dem festen Ring 112 gegenüber. Die Kugeln 114 sind zwischen den beiden Ringen angeordnet und werden in Kugelaufnahmelöchern eines jeden Ringes gehalten.

Das Fluid, das in die Saugöffnung 4 eintritt, wird in einen geschlossenen Raum gebracht, der von der umlaufenden Spirale 24 und der feste Spirale 25 gebildet wird, allmählich verdichtet, zu dem Mittelpunkt der beiden Spiralen durch die umlaufende Bewegung der umlaufenden Spirale 24 hin bewegt, aus der Ausgangsöffnung 51 zu der Ausströmkammer 5 hin ausgeströmt und über die Ausströmöffnung 6 dem Kreislauf zugeführt.

Ein halbscheibenförmiges Gegengewicht 26, das aus einer magnetischen Substanz gebildet ist, ist mit der Antriebseinrichtung an einer Stelle zwischen dem scheibenförmigen Ende 21 der Antriebswelle 2 und der Antriebsscheibe 22 verbunden, insbesondere ist das Gegengewicht 26 an der Antriebsscheibe 22 angebracht.

Bezogen auf Fig. 2 ist der Aufbau eines magnetischen Aufnehmers 7 gemäß der Erfindung gezeigt. Der magnetische Aufnehmer 7 besitzt eine Spule 73, die in einem Kern 72 gehalten wird. Ein Eisenkern 71 ist durch die Mitte des Kerns 72 eingefügt. Die Spule 73 ist auf dem Kern 72 aufgebracht, und der Kern 72 ist auf dem Eisenkern 71 durch Epoxydharz 74 angebracht. Der magnetische Aufnehmer 7 ist in das Durchgangsloch durch die Frontplatte 11 in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 eingefügt. Das Durchgangsloch ist in der Frontplatte 11 vorgeformt. Das entfernte Ende des Eisenkerns 71 ist so geformt, daß es im wesentlichen der inneren Oberfläche der Frontplatte 11, mit der es abschließt, angepaßt ist.

Bezogen auf Fig. 3 wird im folgenden der Betrieb der Drehzahlerfassungseinrichtung erklärt:

Wenn der Elektromagnet 32 durch eine elektrische Spannung angeschaltet wird, wird die Antriebswelle 2 durch die Streuung des magnetischen Flusses magnetisiert, und das halbscheibenförmige Gegengewicht 26 wird ebenfalls magnetisiert. Obwohl das Gegengewicht 26 sich mit der Drehung der Antriebsscheibe 22 bewegt, ist die Bewegung des Gegengewichts 26 dieselbe wie die Drehbewegung um das Zentrum 28 der Hauptwelle 12, da die Antriebsscheibe 22 exzentrisch mit der Hauptantriebswelle 2 über einen Mitnehmerdorn gekoppelt ist. Der Mitnehmerdorn 22 ist mit der umlaufenden Spirale 24 auf eine solche Weise gekoppelt, daß jede Drehung der Antriebsscheibe 22/Gegengewicht 26 einen vollständigen Umlauf der umlaufenden Spirale 24 zur Folge hat. Das entfernte Ende des magnetischen Aufnehmers 7 ist benachbart dem Gegengewicht 26 und gegenüber dessen Rotationszentrum angeordnet, d. h. benachbart dem äußersten Bereich, in dem sich das Gegengewicht 26 dreht.

Der magnetische Fluß (Φ), der durch den magnetischen Aufnehmer 7 fließt, hat, da das halbscheibenförmige Gegengewicht 26 magnetisiert ist, einen hohen Pegel, wenn der A-B-A′-Teil des halbscheibenförmigen Gegengewichts 26 in die Nähe des magnetischen Aufnehmers 7 kommt, und hat einen niedrigen Pegel, wenn dieser Teil sich nicht in der Nähe des magnetischen Aufnehmers 7 befindet. Folglich ändert sich der magnetische Fluß, der durch den magnetischen Aufnehmer 7 fließt, durch die Rotation des halbscheibenförmigen Gegengewichts 26, und die Spannung, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, wird in dem magnetischen Aufnehmer 7 durch elektromagnetische Induktion erzeugt:

Wenn das halbscheibenförmige Gegengewicht 26, das in Fig. 3 gezeigt ist, sich in Pfeilrichtung dreht, wird der magnetische Fluß (≈), der durch den magnetischen Aufnehmer 7 fließt, reduziert, wenn der Punkt A′ an dem Aufnehmer 7 vorbeikommt, und eine positive Spannung wird gemäß Formel (1) in dem magnetischen Aufnehmer 7 erzeugt. Auf ähnliche Weise wird eine negative Spannung in dem Aufnehmer 7 erzeugt, wenn der Punkt A an diesem vorbeikommt. Dies bedeutet, jedesmal, wenn das halbscheibenförmige Gegengewicht 26 eine Umdrehung durchgeführt hat, wird ein Puls einer positiven Spannung und ein Puls einer negativen Spannung, wie in Fig. 4 gezeigt, in dem magnetische Aufnehmer 7 erzeugt. Demgemäß kann, wenn die Anzahl der Pulse gemessen wird, die Verdichterdrehzahl erfaßt werden. Aufgrund seiner Halbscheibenform wirkt das Gegengewicht 26 als außermittiges Drehteil, das elektrische Impulse in dem Aufnehmer 7 erzeugt, die in Beziehung zu der Rotation/Umlaufen der Spirale 24 des Verdichterelementes gesetzt werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der magnetischen Aufnehmer 7 in einem Taumelscheibenverdichter eingeschlossen ist. Eine Schrägscheibe 8, deren eine Oberfläche geneigt, ist, wird durch die Rotation der Antriebswelle 2 gedreht. Ein Kolben 10 wird mit dem Taumeln einer Taumelscheibe 9, die mit der geneigten Ebene der Schrägscheibe 8 verbunden ist, auf- und abbewegt.

Ein Vorsprung 81 ragt radial aus dem äußeren Umfang der Schrägscheibe 8 heraus. Der Vorsprung 81 erstreckt sich um einen Teil des Umfanges der Schrägscheibe 8, so daß diese Endpunkte aufweist, die ähnlich den Endpunkten A und A′ des Gegengewichtes 26 sind. Die Schrägscheibe 8 arbeitet somit als ein asymmetrisches Drehteil, so daß der magnetische Fluß, der von dem Aufnehmer 7 aufgenommen wird, während der Drehung der Schrägscheibe 8 variiert. Selbstverständlich ergibt sich der magnetische Fluß in der Schrägscheibe 8 aus der Streuung des magnetischen Flusses, wenn der Elektromagnet 32 angeschaltet ist. Die Drehung des Verdichterantriebs ist bei dieser Ausführungsform somit auf eine Weise erfaßt, die ähnlich der ersten Ausführungsform ist, bei der ein magnetischer Aufnehmer benachbart dem rotierenden außermittigen Teil in dem Verdichtergehäuse angeordnet ist.

Wie oben erwähnt, ist der Fluidverdichter gemäß der Erfindung mit einem außermittig rotierenden Teil ausgerüstet, das im wesentlichen durch eine elektromagnetische Kupplung magnetisiert wird, und ein magnetischer Aufnehmer ist benachbart dem Rotationszentrum des außermittigen Rotationsteils in dem Verdichtergehäuse angeordnet. Der magnetische Fluß, der durch den magnetischen Aufnehmer fließt, wird durch die grundsätzliche Änderung der Entfernung zwischen den Teilen des außermittigen Teils und des magnetischen Aufnehmers geändert. Die Drehung des Verdichterelements des Verdichters kann somit durch Messen der Spannung, die von dem magnetischen Aufnehmer erzeugt wird, erfaßt werden. Somit ist ein großer Raum für einen Sensor in dem Verdichter nicht erforderlich, und er ist einfach in einem Fahrzeug anzubringen. Die Drehzahl des Verdichters kann sehr präzise erfaßt werden, da die Anzahl der Ausgangspulse, die von dem magnetischen Aufnehmer erzeugt werden, der Rotation der Hauptwelle entspricht.

Claims (4)

1. Verdichter mit einem Gehäuse, einer Antriebswelle, die drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, einer elektromagnetischen Kupplung, die an dem Verdichtergehäuse zum wahlweisen Koppeln der Antriebswelle mit einem externen Antrieb befestigt ist, einem Verdichterelement, das mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einem außermittigen Drehteil, das in dem Gehäuse angeordnet ist und sich mit der Antriebswelle dreht, dadurch gekennzeichnet,
daß das außermittige Drehteil (26, 8) aus magnetisierbarem Material besteht und in dem von der elektromagnetischen Kupplung (32) gestreuten magnetischen Fluß angeordnet ist,
und daß ein magnetischer Aufnehmer (7) vorgesehen ist zur Aufnahme der Veränderung des magnetischen Flusses, wenn sich das außermittige Drehanteil (26, 8) an dem magnetischeen Aufnehmer (7) vorbeidreht.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter ein Spiralverdichter ist und daß das außermittige Drehteil ein Gegengewicht (26) zum Ausbalancieren der Zentrifugalkraft der umlaufenden Spirale (24) des Verdichters ist.

3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter ein Taumelscheibenverdichter ist und daß das außermittige Drehteil eine Schrägscheibe (8) zum Antrieb der Taumelscheibe (9) ist.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (8) einen am Umfang radial hervorragende Vorsprung (81) aufweist.