DE4015006A1 - Taumelscheibenkompressor mit variabler foerderleistung und foerderleistungsdetektor - Google Patents
Taumelscheibenkompressor mit variabler foerderleistung und foerderleistungsdetektorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor mit
variabler Förderleistung gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Speziell befaßt sich die Erfindung mit einem Kältemittel-
Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung, bei
dem die Menge des komprimierten gasförmigen Kältemittels
durch Veränderung des Hubs der Kompressionskolben herbei
geführt wird, wobei die Hubänderung durch Änderung des
Anstellwinkels der Taumelscheibe erreicht wird, die von
einer Antriebsplatte getragen wird, die sich gemeinsam mit
einer Antriebswelle dreht, wenn diese von externen An
triebseinrichtungen, beispielsweise von einem Fahrzeug
motor, über eine elektromagnetische Kupplung mit einer
Erregerwicklung angetrieben wird.
Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit
einem Kältemittelkompressor der vorstehend angegebenen
Art, welcher mit einem sehr genauen Förderleistungs
detektor ausgerüstet ist, der elektrische Signale erzeugt,
die die Förderleistung mit der der Kompressor in jedem
Augenblick arbeitet, genau anzeigen.
Ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung,
bei dem der Anstellwinkel der Taumelscheibe mit Hilfe
eines Magnetventils gesteuert wird, ist beispielsweise aus
der US-PS 47 47 754 bekannt. Das als Magnetventil ausge
bildete Taumelscheibensteuerventil dieses bekannten Kom
pressors ist dabei in den Kompressorkopf eingebaut und
soll eine gleichmäßige und schnelle Änderung des Anstell
winkels der Taumelscheibe fördern, die in einem Kurbelge
häuse angeordnet ist, das mit dem Kompressorkopf verbunden
ist, wobei das Magnetventil in Abhängigkeit von Signalen
arbeitet, die Änderungen der erforderlichen Kühlleistung
in einem mit dem Kompressor verbundenen Kältemittel
kreislauf anzeigen.
Ferner offenbart die JP-OS 62-2 18 670 einen Kältemittel-
Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung, der
mit einem Förderleistungsdetektor ausgestattet ist, wel
cher eine Detektoranordnung umfaßt, welche mit elektromag
netischer Induktion arbeitet und fest an einer Außenfläche
eines Rahmenelements des Kompressors befestigt ist, wäh
rend ein zapfenförmiges zu detektierendes Element an der
Taumelscheibe befestigt ist. Bei dem bekannten Kompressor
führt die Taumelscheibe im Betrieb eine Taumelbewegung
aus, durch die eine Hin- und Herbewegung des zu detektie
renden Elements herbeigeführt wird, wobei dieses an der
Detektoranordnung vorbeibewegt wird. Die Detektoranordnung
erzeugt daraufhin jedesmal ein impulsförmiges elektrisches
Ausgangssignal, wenn das Passieren des zu detektierenden
Elementes elektromagnetisch erfaßt wird, und das impulsförmige
elektrische Signal wird einer Steuerschaltung zugeführt,
die elektrisch mit der Detektoranordnung verbunden
ist. Die Steuerschaltung erfaßt somit die Drehzahl und
den Anstellwinkel der Taumelscheibe auf der Basis der von
der Detektoranordnung empfangenen impulsförmigen Signale.
Insbesondere erfaßt die Steuereinheit ein Zeitintervall
T₂, in dem das detektierende Element bezüglich des Mittelpunktes
der Detektoranordnung in einen Bereich auf der
rechten oder linken Seite derselben bewegt wird, sowie ein
Zeitintervall T₁, in dem das zu detektierende Element in
einen anderen Bereich bewegt wird, der sich auf der anderen
Seite befindet, und zwar auf der Basis des Zeitintervalls
zwischen zwei aufeinanderfolgenden impulsförmigen
elektrischen Signalen. Die Steuereinheit berechnet ferner
aus den erfaßten Zeitintervallen T₁ und T₂ ein Verhältnis
T₁ : T₂ aus dem der Hub der Kompressionskolben ermittelt
wird, so daß letztlich die Anzahl der Umdrehungen bzw. die
Drehzahl und der Schwenkwinkel der Taumelscheibe erfaßt
werden, woraus sich die Förderleistung des Kompressors bei
den augenblicklichen Betriebsbedingungen ergibt.
Obwohl dies in der JP-OS 62-2 18 670 nicht ausdrücklich erwähnt
ist, erkennt der Fachmann, daß die Konstruktion des
zu detektierenden Elementes einerseits und der Detektoranordnung
andererseits sehr einfach werden, wenn das zu
detektierende Element ein Permanentmagnet ist. Im Verlauf
von Versuchen, die mit einem Taumelscheibenkompressor
durchgeführt wurden, der mit einem Förderleistungsdetektor
ausgestattet war, welcher mit einem zu detektierenden
Element in Form eines Permanentmagneten ausgerüstet war,
wurde jedoch festgestellt, daß die elektrischen Signale,
d.h. die elektrischen Spannungssignale vom Ausgang der
Detektoranordnung, ein Rauschen enthielten und daß folg
lich eine aus den elektrischen Spannungssignalen abgelei
tete Impulsfolge wegen des Vorhandenseins von fehlerhaften
Impulsen in der Impulsfolge nicht genau war. Da sowohl die
irrtümlich erzeugten Impulse als auch die zu Recht erzeug
ten Impulse der Steuerschaltung zugeführt wurden, erzeugte
diese hinsichtlich der an einen elektronischen Mikrocompu
ter zur Steuerung des Gesamtbetriebes des Taumelscheiben
kompressors in Abhängigkeit von verschiedenen Signalen,
wie z.B. Kühlleistungsbedarf, Umgebungstemperatur usw.,
eine fehlerhafte Information bezüglich der Kompressorlei
stung. Bei weiteren Versuchen, welche durchgeführt wurden,
um die Ursachen für die Erzeugung der fehlerhaften Infor
mation zu ermitteln, wurde festgestellt, daß bei dem Kom
pressor ein magnetischer Leckfluß der Erregerwicklung der
an einem Ende des Kompressors montierten Magnetkupplung
periodisch auf die Detektoranordnung einwirkt und dadurch
unerwünschte elektrische Störsignale in der Detektoranord
nung auslöst. Im einzelnen zeigte es sich, daß der magne
tische Leckfluß über die aus Stahl bestehende Antriebs
welle des Kompressors und ein aus Stahl bestehendes Stütz
element mit einem Arm zur Halterung der Antriebsplatten/
Taumelscheiben-Anordnung des Kompressors in den Bereich
der Detektoranordnung gelangte.
Eine weitere Erläuterung der bei dem bekannten Kompressor
beobachteten Probleme erfolgt nachstehend unter Bezugnahme
auf Fig. 3A bis 3C.
In diesen Zusammenhang wird angemerkt, daß die bei der
Versuchsdurchführung verwendete Detektoranordnung einen
mit elektromagnetischer Induktion arbeitenden Magnetfeld
sensor und eine binäre elektrische Schaltung zum Umsetzen
der Ausgangssignale des Magnetfeldsensors in binäre elek
trische Signale umfaßte.
Im einzelnen zeigt Fig. 3A die elektrischen Spannungssig
nale am Ausgang der Detektoranordnung. Gemäß Fig. 3A stel
len dabei die Signale Va′ die gewünschten Spannungssignale
dar, bei denen es sich um Wechselspannungssignale handelt,
die von dem Magnetfeldsensor jeweils dann erzeugt werden,
wenn der Sensor das Vorbeilaufen des an der Taumelscheibe
befestigten Permanentmagneten erfaßt. Die Signale Vb′ sind
dagegen Störspannungssignale im Form von Wechselspan
nungssignalen, die von dem Magnetfeldsensor jedesmal er
zeugt werden, wenn der Sensor die Annäherung des oben er
wähnten Arms des aus Stahl bestehenden Stützelementes er
faßt. Die Nutzsignale Va′ und die Störsignale Vb′ werden
der elektrischen Binärschaltung zugeführt, durch die die
Signale Va′ und Vb′ einer Umwandlung in Binärsignale, be
zogen auf eine Schwellwertspannung, unterworfen werden,
die einem elektrischen Nullspannungspegel entspricht. Die
Signale Va′ und Vb′ werden also in elektrische Impulssig
nale Vk umgewandelt, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist. Die
elektrischen Impulssignale Vk werden ferner einer Fre
quenzteilung unterworfen, um die Ausgangsimpulssignale Vk′
gemäß Fig. 3C zu erhalten und auf diese Weise die weitere
Signalverarbeitung mit den Signalen Vk′ zu erleichtern.
Die Ausgangsimpulssignale Vk′ enthalten fehlerhafte
Signale Vn, welche aus ungültigen bzw. Störspannungs
signalen Vb′ abgeleitet wurden und die folglich eine
ungenaue Information über die augenblickliche
Förderleistung des Kompressors erzeugen.
Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufge
zeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zu
grunde, einen mit variabler Förderleistung arbeitenden
Taumelscheibenkompressor anzugeben, welcher mit einem För
derleistungsdetektor ausgestattet ist, mit dessen Hilfe
eine sehr genaue Information über den Augenblickswert der
Förderleistung des Kompressors erhalten werden kann, wobei
der Kompressor insbesondere unter Steuerung durch eine
einen Mikrocomputer umfassende Steuerung arbeitet. Außer
dem soll erfindungsgemäß die Aufgabe gelöst werden, einen
Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung mit
einem Förderleistungsdetektor auszustatten, dessen Funk
tion durch eine an einem Ende des Kompressors montierte
Magnetkupplung mit einer Erregerwicklung nicht beeinträch
tigt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kompressor
durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patent
anspruchs 1 gelöst.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden
nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert
und/oder sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte
Ausführungsform eines mit variabler
Förderleistung arbeitenden Kältemittel-
Taumelscheibenkompressors, welcher mit einem
Förderleistungsdetektor gemäß einem bevor
zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ausgestattet ist;
Fig. 2A-2C Diagramme der elektrischen Signale, welche
von einzelnen Elementen und Schaltkreisen
des Förderleistungsdetektors gemäß Fig. 1
erzeugt werden und
Fig. 3A-3C Diagramme von elektrischen Signalen, welche
von einzelnen Elementen und Schaltkreisen
eines früheren Förderleistungsdetektors
erzeugt werden.
Im einzelnen wird die Erfindung nachstehend für den Fall
beschrieben, daß sie bei einem Taumelscheibenkompressor
mit variabler Förderleistung und mit einem Magnetventil
zur Steuerung des Taumelscheibenwinkels realisiert ist,
der zum Kühlen der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs ver
wendet wird, so daß der Kompressor folglich von der Brenn
kraftmaschine des Fahrzeugs angetrieben wird.
Der in Fig. 1 gezeigte Taumelscheibenkompressor mit
variabler Förderleistung besitzt einen Zylinderblock 1,
ein Kurbelgehäuse 2 und einen hinteren Gehäusekopf 3, wo
bei diese drei Bauteile axial hintereinander dichtend mit
einander verbunden sind, um ein starres äußeres Kompres
sorgehäuse zu bilden. Der Zylinderblock 1 und das Kurbel
gehäuse 2, welches mit dem vorderen Ende des Zylinder
blockes 1 verbunden ist, dienen der Lagerung einer An
triebswelle 4 mittels eines vorderen und eines hinteren
Lagers. Die Antriebswelle 4, welche zu einer Drehbewegung
um ihre Achse antreibbar ist, erstreckt sich in axialer
Richtung durch das Innere des Zylinderblockes 1 und des
Kurbelgehäuses 2 und besitzt ein nach außen vorstehendes
Ende, auf welches die Antriebsenergie von einer Brenn
kraftmaschine (nicht gezeigt) über eine Magnetkupplung
übertragen wird, die eine Wicklung 29 besitzt, welche in
der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Im Inneren des
Kurbelgehäuses 2 ist ein drehbares Stützelement 5 drehfest
auf der Antriebswelle 4 montiert. An dem Stützelement 5
ist ein in Richtung auf den Gehäusekopf 3 vorstehender
Stützarm 6 vorgesehen, in dem ein im wesentlichen in
radialer Richtung verlaufendes Langloch 6 a vorgesehen ist,
in welches ein Schwenkzapfen 7 gleitverschieblich ein
greift, der mit einer drehbaren Antriebsplatte 8 verbunden
ist. Das gleitverschiebliche Eingreifen des Schwenkzapfens
7 in das Langloch 6 a des Stützarms 6 gestattet eine Ände
rung des Anstellwinkels der Antriebsplatte 8 bezüglich
einer zur Drehachse der Antriebswelle 4 im wesentlichen
senkrechten Position. Angrenzend an das hintere Ende des
Stützelements 5 ist eine gleitverschieblich auf der An
triebswelle 4 angeordnete Buchse 9 vorgesehen, welche
durch eine die Antriebswelle 4 umgebende Schraubenfeder
ständig in Richtung auf die hintere Stirnfläche des Stütz
elements vorgespannt wird. Die Buchse 9 ist mit einem Paar
radial abstehender Achsstummel 9 a versehen (von denen nur
einer sichtbar ist), die einander diametral gegenüberlie
gen und in nicht gezeigte Eingriffsöffnungen der drehbaren
Antriebsplatte 8 eingreifen, so daß diese bei Änderung
ihres Anstellwinkels um die Achsstummel schwenken kann.
Eine im wesentlichen kreisringförmige Taumelscheibe 11 ist
an der Antriebsplatte 8 über ein ringförmiges Drucklager
11 a abgestützt, welches auf der rückwärtigen Stirnfläche
der Antriebsplatte 8 sitzt. Die Taumelscheibe 11 ist an
ihrem Umfang mit einem Ausschnitt 11 a versehen, in den ein
fest montierter langer Bolzen 16 eingreift, der eine Dre
hung der Taumelscheibe 11 verhindert, jedoch eine Kippbe
wegung derselben bei umlaufender Antriebswelle 4 und An
triebsplatte 5 gestattet. Die Taumelscheibe 11 steht mit
mehreren Kolben 13 über Verbindungsstangen 14, von denen
jede an beiden Enden kugelförmig ausgebildet ist, in Wirk
verbindung. Jeder der Kolben 13 ist gleitverschieblich in
eine von mehreren axialen Zylinderbohrungen 12 eingepaßt,
die in dem Zylinderblock 1 ausgebildet sind. Wenn sich die
Antriebswelle 4 dreht, dann wird die gemeinsame Drehbewe
gung der Antriebswelle 4 und der Antriebsplatte 8 folglich
in eine Taumel- bzw. Kippbewegung der Taumelscheibe 11 um
gesetzt, was zu einer Hin- und Herbewegung der Kolben 13
in den Zylinderbohrungen 12 führt, wobei ein gasförmiges
Kältemittel aus einer Ansaugkammer 3 a des Gehäusekopfes 3
in die Zylinderbohrungen 12 gesaugt wird, wo eine Kompres
sion des angesaugten Kältemittels in den Zylinderbohrungen
12 erfolgt und anschließend ein Austreiben des komprimier
ten Kältemittels aus den Zylinderbohrungen in eine Auslaß
kammer 3 b in dem hinteren Gehäusekopf 3. Während der Kom
pression des Kältemittels wirkt auf die beiden Enden jedes
der Kolben 13 jeweils der Druck im Inneren 2 a des Kurbel
gehäuses 2 und der Druck in der Ansaugkammer 3 a ein, so
daß der Hub der hin- und herbeweglichen Kolben 13 sich in
Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den beiden
genannten Drücken ändert, wobei dementsprechend auch der
Anstellwinkel der Taumelscheibe 11 geändert wird. Der
Druckpegel im Inneren 2 a des Kurbelgehäuses 2 wird durch
ein als Magnetventil ausgebildetes Steuerventil in bekann
ter Weise, beispielsweise gemäß US-PS 47 47 754, gesteu
ert, wobei die erforderliche Kühlleistung im Kältemittel
kreislauf des Kompressors Berücksichtigung findet.
An der Taumelscheibe 11 ist als zu sensierendes Element
ein Permanentmagnet 17 befestigt, welcher Teil eines noch
zu beschreibenden Förderleistungsdetektors ist. Der Per
manentmagnet 17 ist mit einem Ende in einen Randbereich
der Taumelscheibe 11 eingebettet. Weiterhin ist ein Mag
netfeldsensor 18 als Sensorelement des Förderleistungs
detektors fest an der Innenwand des Kurbelgehäuses 2 in
einer Position befestigt, in der dieser Sensor 18 während
der Taumelbewegung der Taumelscheibe 11 magnetisch mit dem
Permanentmagneten 17 zusammenwirken kann. Speziell ist der
Magnetfeldsensor 18 derart angeordnet, daß er die Annähe
rung und die Wegbewegung des Permanentmagneten 17 in axia
ler Richtung erfassen kann, wenn die Taumelscheibe 11 bei
umlaufender Antriebswelle 4 eine Taumelbewegung mit einem
vorgegebenen Anstellwinkel ausführt.
Der in Fig. 1 nur schematisch gezeigte Magnetfeldsensor 18
umfaßt einen Magnetkern und eine magnetische Induktions
wicklung. Beim Ausführungsbeispiel steht ferner der Nord
pol N des Permanentmagneten 17 nach außen vor, während der
Südpol S in die Taumelscheibe 11 eingebettet ist. Jedes
mal, wenn sich sich der Permanentmagnet 17 in axialer
Richtung auf den Magnetfeldsensor 18 zu und von diesem
wegbewegt, während die Taumelscheibe 11 eine Taumelbewe
gung ausführt, wird durch den Nordpol N des Permanentmag
neten 17 in dem Magnetfeldsensor 18 ein magnetischer
Fluß ⌀P erzeugt, dessen Flußdichte sich ändert. Bei jeder
einzelnen Umdrehung der Antriebswelle 4 erzeugt der Mag
netfeldsensor 18, welcher die Hin- und Herbewegung des
Permanentmagneten 17 erfaßt, folglich zweimal ein "gülti
ges" elektrisches Spannungssignal Va in Abhängigkeit von
der Änderung der Dichte des magnetischen Flusses ⌀P. Eine
Signalform, d.h. ein "sägezahnförmiger" Verlauf des
gültigen elektrischen Spannungssignals Va ist in Fig. 2A
gezeigt.
Der Kompressor gemäß Fig. 1 ist ferner mit der Erreger
wicklung bzw. Spule 29 der elektromagnetischen Kupplung
versehen, und zwar am äußeren Ende des äußeren Kompressor
gehäuses, wobei die Spule 29 die Antriebswelle 4 umgibt.
Die elektromagnetische Kupplung sorgt für eine mechanische
Verbindung zwischen der Antriebswelle 4 und der Brenn
kraftmaschine über eine geeignete Antriebsverbindung, wie
z.B. eine Riemen-/Riemenscheiben-Anordnung. Das Öffnen und
Schließen der Kupplung hängt dabei von der Erregung bzw.
dem Fehlen einer Erregung der Spule 29 ab. Wenn die Kupp
lung durch die Spule 29 elektromagnetisch betätigt ist, um
die Antriebswelle 4 des Kompressors mit dem Fahrzeugmotor
zu verbinden, ergibt sich an der Spule 29 ein magnetischer
Leckfluß ⌀C, der längs eines geschlossenen Pfades über
die aus Stahl bestehende Antriebswelle 4 und den Stützarm
6 des ebenfalls aus Stahl bestehenden Stützelementes wie
der zu der Spule 29 zurückführt mit der Folge, daß das
freie Ende 6 c des Stützarms 6 zu einem Magnetpol wird.
Wenn das Ende 6 c des Stützarms im Zuge der Drehbewegung
des Stützelements 5 den Magnetfeldsensor 18 passiert, dann
passiert der aus dem Ende 6 c, d.h. dem Magnetpol des
Stützarms 6 austretende magnetische Fluß den Magnetkern
des Magnetfeldsensors 18 und kreuzt die Magnetspule des
Sensors 18. Folglich erfaßt der Magnetfeldsensor 18 bei
umlaufendem Stützelement 5 bei jedem Vorbeilaufen des
Endes 6 c des Stützarms 5 ein ungültiges bzw. unerwünschtes
elektrisches Spannungssignal Vb mit einer abgerundeten
Signalform gemäß Fig. 2A, und zwar entsprechend der
Änderung der Dichte des magnetischen Flusses ⌀c. Bei
jeder Umdrehung der Antriebswelle 4 und des Stützelements
5 wird folglich eine unerwünschte elektrische Wechselspan
nung Vb aufgrund der Tatsache erzeugt, daß der Magnetfeld
sensor auf Änderungen der Dichte des magnetischen
Flusses ⌀c anspricht. Das gültige elektrische Signal bzw.
das Nutzsignal Va und das unerwünschte bzw. ungültige
Störsignal Vb werden beide an einen Verstärker 19 ange
legt, durch den beide Signalkomponenten Va und Vb ver
stärkt und an eine als Nulldurchgangsdetektor arbeitende
Binärschaltung 20 angelegt, durch die die verstärkten
Spannungen Va und Vb in binäre Signale, bezogen auf einen
Schwellwertpegel, umgesetzt werden, der einem elektrischen
Nullspannungspegel entspricht, so daß ein impulsförmiges
elektrisches Signal Vp gemäß Fig. 2B erhalten wird. Das
impulsförmige Signal Vb - genauer die Spannungsimpulsfolge
- wird dann an einen Frequenzteiler 21 angelegt, der eine
Impulsfolge Vp′ mit geringerer Impulsfolgefrequenz gemäß
Fig. 2C erzeugt. Der Verstärker 19, die Binär- bzw.
Schwellwertschaltung 20 und der Frequenzteiler 21 sind
also beim Ausführungsbeispiel der Erfindung Elemente des
Förderleistungsdetektors. Da bei dem betrachteten Ausfüh
rungsbeispiel der als zu sensierendes Element des Förder
leistungsdetektors vorgesehene Permanentmagnet 17 einer
seits und die Spule 29 der elektromagnetischen Kupplung
andererseits so angeordnet sind, daß das Nutzsignal Va und
das Störsignal Vb eine Phasendifferenz von 180° haben bzw.
zueinander invers sind, liegt die Störspannung Vb bei
einer Umdrehung der Antriebswelle 4 zwischen dem Nullpegel
und einem positiven Wert, nachdem die Nutzspannung Va von
einem positiven Wert auf den Nullpegel abgesunken ist, wie
dies in Fig. 2A gezeigt ist. Da die Null-Linie also weder
von dem Nutzsignal Va noch von dem Störsignal Vb gekreuzt
wird, ändert sich der Pegel am Ausgang der Schwellwert
schaltung 20 bzw. die erzeugte Impulsfolge aufgrund der
Störspannung nicht, wie dies aus Fig. 2B deutlich wird.
Anschließend, während des Zeitintervalls, in dem das
Störsignal Vb zwischen Null und einem negativen Wert
liegt, wird die Null-Linie von dem Nutzsignal Va nicht
mehr gekreuzt, so daß wiederum keine Pegeländerung für die
Impulsfolge Vp am Ausgang der Schwellwertschaltung 20
auftritt. Folglich treten erfindungsgemäß, wie dies
aus einem Vergleich von Fig. 2C und Fig. 3C deutlich wird,
in der Impulsfolge Vp′ am Ausgang des Frequenzteilers 21
keine Störimpulse mehr auf, und zwar unabhängig vom Pegel
des magnetischen Leckflusses ⌀c, der Spule 29 der
elektromagnetischen Kupplung. Um diese vorteilhaften
Ergebnisse gemäß der Erfindung zu erreichen, ist es
erforderlich, die Erregerwicklung bzw. Spule mit
Gleichstrom zu speisen und die Stromrichtung bei gegebenem
Wicklungssinn der Spule 29 entsprechend der gewünschten
Richtung des magnetischen Flusses zu wählen, damit sich
zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Stützarm eine
Polarität bzw. Richtung des magnetischen Leckflusses
ergibt, die zur Richtung bzw. Polarität des im
Sensorbereich von dem Magneten 17 erzeugten Flusses
entgegengesetzt ist.
Die Impulsfolge Vp′ wird dann einer einen Mikrocomputer
umfassenden Steuerung 23 zum Erfassen der laufenden För
derleistung des Kompressors durch Berechnen des Verhält
nisses T 1 : T 2 zugeführt, wobei
T 1 = Dauer eines Einzelimpulses und
T 2 = Dauer einer Impulspause der Impulsfolge Vp′ ist.
T 1 = Dauer eines Einzelimpulses und
T 2 = Dauer einer Impulspause der Impulsfolge Vp′ ist.
Bei dem Förderleistungsdetektor gemäß dem vorstehend er
läuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung sorgt die
Schaltung 20 für eine Umwandlung der elektrischen Span
nungssignale Va und Vb unter Verwendung des Nullpegels.
Der Schwellwert für die Schwellwertschaltung 20 kann je
doch auf einen anderen geeigneten Spannungswert gelegt
werden, welcher die Pegel des Nutzsignals Va und des Stör
signals Vb berücksichtigt. Beispielsweise kann die Schal
tung 20 ein Schmitt-Trigger mit zwei verschiedenen
Schwellwerten sein, welcher mit einer Hysterese arbeitet.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß gemäß
der Erfindung der Förderleistungsdetektor eines mit vari
abler Förderleistung arbeitenden Taumelscheibenkompressors
einen Permanentmagneten umfaßt, der an einem Randbereich
der Taumelscheibe befestigt ist sowie einen Magnetfeldsen
sor, der fest an der Innenwand des Kurbelgehäuses ange
bracht ist und die Bewegung des Permanentmagneten bei
einer Taumelbewegung der Taumelscheibe erfaßt, wobei eine
Schwellwertschaltung der Umsetzung der analogen Sensorsig
nale in entsprechende Binärsignale dient und wobei der
Permanentmagnet einerseits und die Spule einer am äußeren
Ende des Kompressorgehäuses montierten elektromagnetischen
Kupplung andererseits derart angeordnet sind, daß der von
dem Permanentmagneten erzeugte magnetische Fluß dem Leck
fluß der Spule der elektromagnetischen Kupplung entgegen
gesetzt ist, welcher durch die Antriebswelle und das aus
Stahl hergestellte Stützelement fließt und dabei in den
Erfassungsbereich des Magnetfeldsensors gelangt. Während
des Betriebes des Kompressors ist daher gewährleistet, daß
der magnetische Leckfluß der Spule der elektromagnetischen
Kupplung das Erfassen der Förderleistung durch den Förder
leistungsdetektor nicht beeinträchtigt und nicht zu einer
Fehlinformation hinsichtlich des Augenblickswertes der
Förderleistung des Kompressors führt. Mit dem Förderlei
stungsdetektor gemäß der Erfindung kann folglich der Au
genblickswert der Förderleistung des Kompressors exakt
erfaßt werden.
Claims (4)
1. Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung
mit einem äußeren Gehäuse, welches ein Kurbelgehäuse
umfaßt, in dessen Innerem eine Taumelscheibe mit zuge
hörigen Antriebseinrichtungen angeordnet ist, mit
einem mit Zylinderbohrungen versehenen Zylinderblock,
in dessen Bohrungen hin- und herbewegliche Kompres
sionskolben angeordnet sind, und mit einem hinteren
Zylinderkopf, der mit einer Ansaugkammer und einer
Auslaßkammer für ein gasförmiges Kältemittel versehen
ist, wobei das Kurbelgehäuse, der Zylinderblock und
der hintere Zylinderkopf zur Bildung des äußeren Ge
häuses axial hintereinanderliegend dichtend miteinan
der verbunden sind, mit einer axial verlaufenden, aus
Stahl bestehenden Antriebswelle, die in dem äußeren
Gehäuse drehbar gelagert ist und durch externe An
triebseinrichtungen über eine Magnetkupplung antreib
bar ist, deren Erregerwicklung an einem Ende des äuße
ren Gehäuses montiert ist, mit einem aus magnetisier
barem Material bestehenden Stützelement, welches als
Bestandteil der Antriebseinrichtungen für die Taumel
scheibe drehfest auf der Antriebswelle montiert und
mit einem radial abstehenden Stützarm versehen ist,
mit einer schwenkbaren Antriebsplatte, welche an dem
Stützarm des Stützelements angelenkt ist und deren
Anstellwinkel zwischen einer ersten Position, in der
die Antriebsplatte in einer zur Achse der
Antriebswelle im wesentlichen senkrechten Ebene
angeordnet ist und einer vorgegebenen Schräglage vari
abel ist, wobei diese Antriebsplatte die nicht dreh
bare Taumelscheibe abstützt und eine Schwenkbewegung
derselben herbeiführt, durch die die Kolben zu einer
Hin- und Herbewegung mit einem Hub angetrieben werden,
der von Druckänderungen im Inneren des Kurbelgehäuses
abhängig ist, und mit einem Förderleistungsdetektor,
welcher umfaßt:
einen Permanentmagneten, der am äußeren Rand der Taumelscheibe befestigt ist,
einen Magnetfeldsensor, der an dem Kubelgehäuse in einer solchen Position angebracht ist, daß mit seiner Hilfe eine Annäherung und eine Wegbewegung des Perma nentmagneten erfaßbar ist und mit dessen Hilfe elek trische Signale erzeugbar sind, die die Annäherung und Wegbewegung des Permanentmagneten anzeigen,
eine binäre Schaltung, die elektrisch mit dem Magnet feldsensor verbunden ist und mit deren Hilfe die elek trischen Sensorsignale in binäre elektrische Signale umsetzbar sind,
gekennzeichnet durch eine derartige Gleichstrom speisung der Erregerwicklung (29) der Kupplung, daß die Richtung des von dem Permanentmagneten (17) erzeugten magnetischen Flusses (⌀P) im Sensorbereich zu der Richtung eines magnetischen Flusses (⌀C) entgegengesetzt ist, welcher aufgrund eines magnetischen Leckflusses der Erregerwicklung (29) entsteht und in einem Magnetkreis fließt, welcher die Antriebswelle (4), das Stützelement (5) und den Stützarm (6) umfaßt.
einen Permanentmagneten, der am äußeren Rand der Taumelscheibe befestigt ist,
einen Magnetfeldsensor, der an dem Kubelgehäuse in einer solchen Position angebracht ist, daß mit seiner Hilfe eine Annäherung und eine Wegbewegung des Perma nentmagneten erfaßbar ist und mit dessen Hilfe elek trische Signale erzeugbar sind, die die Annäherung und Wegbewegung des Permanentmagneten anzeigen,
eine binäre Schaltung, die elektrisch mit dem Magnet feldsensor verbunden ist und mit deren Hilfe die elek trischen Sensorsignale in binäre elektrische Signale umsetzbar sind,
gekennzeichnet durch eine derartige Gleichstrom speisung der Erregerwicklung (29) der Kupplung, daß die Richtung des von dem Permanentmagneten (17) erzeugten magnetischen Flusses (⌀P) im Sensorbereich zu der Richtung eines magnetischen Flusses (⌀C) entgegengesetzt ist, welcher aufgrund eines magnetischen Leckflusses der Erregerwicklung (29) entsteht und in einem Magnetkreis fließt, welcher die Antriebswelle (4), das Stützelement (5) und den Stützarm (6) umfaßt.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Permanentmagnet (17) am äußeren Rand der
Taumelscheibe (11) derart angebracht ist, daß sich der
Permanentmagnet (17) bei einer Taumelbewegung der
Taumelscheibe (11) in axialer Richtung auf den Sensor
(18) zu und von diesem weg bewegt.
3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (18) einen von einer Wicklung umgebenen
Magnetkern aufweist.
4. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das den einen Magnetpol bildende eine Ende des
Permanentmagneten (17) in den Rand der Taumelscheibe
(11) eingebettet ist und daß das den anderen Pol bil
dende Ende des Permanentmagneten (17) nach außen über
den Rand der Taumelscheibe (11) vorsteht.
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