DE102014219429A1

DE102014219429A1 - Verstellbarer Taumelscheibenverdichter

Info

Publication number: DE102014219429A1
Application number: DE201410219429
Authority: DE
Inventors: Yoshio Kimoto; Toru Onishi; Kengo SAKAKIBARA; Yuki YOKOI; Takahisa Ban; Ryo Matsubara; Noriyuki Shintoku
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP6201575B2; KR101611080B1; CN104514697B; DE102014219429B4; JP2015068187A; KR20150035448A; US20150093263A1; CN104514697A; US9759206B2

Abstract

Ein verstellbarer Taumelscheibenverdichter schließt einen Sammel- und Zuführmechanismus ein. Der Sammel- und Zuführmechanismus weist Sammeldurchgänge, Zuführdurchgänge, einen ringförmigen Raum, eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung auf. Die Einlassöffnung ist mit einem Arbeitssammeldurchgang der Sammeldurchgänge verbindbar. Die Auslassöffnung ist mit einem Arbeitszuführdurchgang der Zuführdurchgänge verbindbar. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe maximal ist, wird restliches Kühlmittelgas in einer Sammelphasenverdichtungskammer durch den Arbeitssammeldurchgang gesammelt und das gesammelte Kühlmittelgas wird einer Zuführphasenverdichtungskammer zugeführt. Wenn der Neigungswinkel andererseits weniger als das Maximum beträgt, wird restliches Kühlmittelgas nicht mehr in die Zuführphasenverdichtungskammer geführt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen verstellbaren Taumelscheibenverdichter.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-117365 offenbart einen verstellbaren Taumelscheibenverdichter (auf diesen wird nachfolgend lediglich als „Verdichter” Bezug genommen). Der Verdichter weist ein vorderes und hinteres Gehäuse, einen Zylinderblock, eine Antriebswelle, eine Taumelscheibe, einen Neigungswinkelverstellmechanismus, sechs Kolben, ein verstellbares Ventil und einen Sammel- und Zuführmechanismus auf.
Der Zylinderblock weist darin sechs Zylinderbohrungen um die Achse der Antriebswelle auf. Das vordere Gehäuse weist darin eine Kurbelkammer auf. Das hintere Gehäuse weist darin eine Saugkammer und eine Entladekammer auf, die mit jeder Zylinderbohrung verbindbar sind. Die Antriebswelle erstreckt sich durch das vordere Gehäuse und den Zylinderblock und ist durch diese drehbar unterstützt. Die Taumelscheibe ist an der Antriebswelle und der Kurbelkammer montiert. Die Taumelscheibe ist in der Kurbelkammer mit der Drehung der Antriebswelle drehbar.
Der Neigungswinkelverstellmechanismus schließt einen Verbindungsmechanismus und einen Taumelbewegungsumwandlungsmechanismus ein. Der Verbindungsmechanismus ist aus einem Ansatzelement, einem Stützarm und einem Stift zusammengesetzt. Das Ansatzelement ist an der Antriebswelle für eine Drehung damit montiert und an der vorderen Seite der Taumelscheibe in der Kurbelkammer angeordnet. Der Stützarm ist hinter dem Ansatzelement ausgebildet und verbindet das Ansatzelement und die Taumelscheibe. Jeder Kolben ist in seiner korrespondierenden Zylinderbohrung aufgenommen, sodass eine Verdichtungskammer in dem Zylinderblock ausgebildet wird. Der Taumelbewegungsumwandlungsmechanismus weist ein Axiallager, eine Taumelscheibe und einen Verbindungsstab auf. Jeder Kolben ist mit der Taumelscheibe über den Taumelbewegungsumwandlungsmechanismus verbunden, sodass sich der Kolben in der korrespondierenden Zylinderbohrung mit einer Drehung der Taumelscheibe hin- und herbewegt. Das verstellbare Steuerventil steuert den Druck der Kurbelkammer.
Der Sammel- und Zuführmechanismus umfasst einen Verbindungsdurchgang für jede Zylinderbohrung und eine Umgehungsnut bzw. Bypass-Nut. Die sechs Verbindungsdurchgänge sind in dem Zylinderblock ausgebildet und die Anzahl der Verbindungsdurchgänge ist die gleiche wie die der Zylinderbohrungen. Der Verbindungsdurchgang ist in dem Zylinderblock sich radial zwischen dem Antriebswellenloch und seiner korrespondierenden Zylinderbohrung erstreckend ausgebildet. Die Umgehungsnut ist am Umfang in einem Teil des äußeren Umfangs eines Drehventils ausgebildet, das an der Antriebswelle montiert ist. Zwei beliebige benachbarte Verbindungsdurchgänge sind durch die Umgehungsnut des Drehventils verbindbar, das synchron mit der Antriebswelle drehbar ist.
Im Betrieb des Verdichters verursacht die Drehung der Taumelscheibe an der Antriebswelle, dass jeder Kolben sich in der Zylinderbohrung hin- und herbewegt. Während der Kolben von dem oberen Totpunkt in Richtung des unteren Totpunkts bewegt wird oder während der Phase des Rückwärtshubs des Kolbens, wird Kühlmittelgas in die Zylinderbohrung gesaugt. Während der Kolben von dem unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunkts in der Zylinderbohrung bewegt wird oder während der Phase des Vorwärtshubs des Kolbens, wird Kühlmittelgas in der Zylinderbohrung verdichtet und aus der Zylinderbohrung entladen. Während der Phase des Vorwärtshubs tritt eine Reexpansion von restlichem Kühlmittelgas auf, das selbst nach der Entladephase in der Zylinderbohrung verbleibt, und zwar vor dem Ansaugen von Kühlmittelgas aus der Saugkammer. Eine Verdichtungskammer, die in der Zylinderbohrung von dem Ende der Entladephase nach dem Ende der Reexpansionsphase gebildet wird, wird als Verdichtungskammer der Sammelphase oder als Sammelphasenverdichtungskammer definiert. Eine Verdichtungskammer die in einer Zylinderbohrungen während der Verdichtung von Kühlmittelgas ausgebildet wird, ist als die Verdichtungskammer der Zuführphase oder als die Zuführphasenverdichtungskammer definiert. Die Zylinderbohrung, die darin eine Sammelphasenverdichtungskammer aufweist, ist als Zylinderbohrung der Sammelphase oder als Sammelphasenzylinderbohrung definiert. Die Zylinderbohrung, die darin eine Zuführphasenverdichtungskammer aufweist, ist als die Zylinderbohrung der Zuführphase oder die Zuführphasenzylinderbohrung definiert.
Bei diesem Verdichter wird der Druck in der Kurbelkammer durch das verstellbare Steuerventil verändert, sodass der Neigungswinkelverstellmechanismus den Neigungswinkel der Taumelscheibe in Bezug auf eine Ebene ändert, die sich senkrecht zu der Rotationsachse der Antriebswelle erstreckt. Somit kann die Hublänge von jedem sich hin- und herbewegenden Kolben verändert werden. Somit kann das Kühlmittelgashubvolumen pro Umdrehung der Antriebswelle verändert werden.
Bei dem Verdichter ist die Sammelphasenzylinderbohrung mit der Zuführphasenzylinderbohrung über den Verbindungsdurchgang und die Umgehungsnut für restliches Kühlmittelgas verbindbar, sodass das restliche Kühlmittelgas in der Sammelphasenverdichtungskammer gesammelt wird und das so gesammelte Kühlmittelgas der Zuführphasenverdichtungskammer zugeführt wird. Somit wird einer Reexpansion des restlichen Kühlmittelgases vorgebeugt und der volumetrische Wirkungsgrad wird verbessert.
Im Vergleich zu der Taumelscheibe bei der maximalen Neigungswinkelposition gibt es allerdings eine Tendenz, dass bei dem oben beschriebenen konventionellen Verdichter eine Geräuschentwicklung auftritt, wenn der Neigungswinkel weniger als der maximale Winkel ist.
Zusätzlich verursacht das Sammeln und Zuführen von restlichem Kühlmittelgas einen Anstieg der Temperatur des Kühlmittelgases in der Verdichtungskammer aufgrund der hohen Temperatur des restlichen Kühlmittelgases und daher steigt die benötigte Leistung für die Verdichtung an. Als Ergebnis verschlechtert sich der COP (Leistungskoeffizient).
Die vorliegende Erfindung ist auf das Bereitstellen eines verstellbaren Taumelscheibenverdichters gerichtet, der einen ruhigen Betrieb und einen verbesserten COP erreicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein verstellbarer Taumelscheibenverdichter ein Gehäuse, eine Antriebswelle, eine Taumelscheibe, einen Winkelverstellmechanismus, eine Vielzahl von Kolben, einen Steuermechanismus und einen Sammel- und Zuführmechanismus ein. Das Gehäuse weist darin eine Vielzahl von Zylinderbohrungen um eine Achse der Antriebswelle und eine Kurbelkammer auf. Die Antriebswelle wird durch das Gehäuse drehbar um die Achse der Antriebswelle unterstützt. Die Taumelscheibe ist mit der Drehung der Antriebswelle in der Kurbelkammer drehbar. Der Neigungswinkelverstellmechanismus ändert den Neigungswinkel der Taumelscheibe in Bezug auf eine Ebene, die sich senkrecht zu der Achse der Antriebswelle erstreckt. Eine Vielzahl von Kolben sind wechselseitig bzw. hin- und herbewegbar in den jeweiligen Zylinderbohrungen in Übereinstimmung mit der Drehung der Taumelscheibe aufgenommen und bilden eine Vielzahl von Verdichtungskammern in den jeweiligen Zylinderbohrungen aus. Wenn jeder Kolben in der korrespondierenden Zylinderbohrung bewegt wird, werden eine Reexpansionsphase, eine Saugphase, eine Verdichtungsphase und eine Entladephase in der korrespondierenden Verdichtungskammer verursacht. Der Steuermechanismus steuert den Neigungswinkelverstellmechanismus. Der Sammel- und Zuführmechanismus sammelt Kühlmittelgas in einer der Verdichtungskammern und führt das gesammelte Kühlmittelgas einer anderen der Verdichtungskammern zu. Die eine Verdichtungskammer befindet sich in einer Phase von einem Ende der Entladephase bis zu einem Ende der Reexpansionsphase und ist als Sammelphasenverdichtungskammer definiert. Die andere Verdichtungskammer befindet sich in einer Phase der Verdichtungsphase und ist als eine Zuführphasenverdichtungskammer definiert. Eine der Zylinderbohrungen weist darin die Sammelphasenverdichtungskammer auf und ist als Sammelphasenzylinderbohrung definiert. Eine andere der Zylinderbohrungen weist darin die Zuführphasenverdichtungskammer auf und ist als Zuführphasenzylinderbohrung definiert. Der Sammel- und Zuführmechanismus weist einen Verbindungsdurchgang zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen der Sammelphasenzylinderbohrung und der Zuführphasenzylinderbohrung auf. Der Sammel- und Zuführmechanismus weist einen Verbindungsdurchgang zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen der Sammelphasenzylinderbohrung und der Zuführphasenzylinderbohrung auf. Der Sammel- und Zuführmechanismus öffnet den Verbindungsdurchgang bei einem Maximalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe und schließt den Verbindungsdurchgang bei einem Minimalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen, deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der zurzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, bei denen:
1 eine Schnittansicht in Längsrichtung eines Verdichters in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 1 ist, die einen Sammel- und Zuführmechanismus des Verdichters zeigt;
3 eine in der Pfeilrichtung III-III aus 2 betrachtete Schnittansicht des Verdichters aus 1 ist;
4 eine in der Pfeilrichtung IV-IV aus 2 betrachtete Schnittansicht des Verdichters aus 1 ist;
5 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Antriebswelle und einen Wellenstopfen bzw. -anschlag des Verdichters aus 1 zeigt;
6 eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 1 ist, welche die Kolben in ihrer obersten Todpunktposition und der untersten Todpunktposition zeigt, und zwar mit der Taumelscheibe in der maximalen Neigungswinkelposition angeordnet;
7 eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 1 ist, welche die Kolben in ihrer obersten Todpunktposition und der untersten Todpunktposition zeigt, und zwar mit der Taumelscheibe bei einer Position angeordnet, die geringer ist als der maximale Neigungswinkel;
8 ein Graph ist, welcher die Beziehung zwischen der Winkelposition der Antriebswelle und dem Druck in einer Verdichtungskammer zeigt, wenn die Taumelscheibe in dem Verdichter aus 1 bei der maximalen Neigungswinkelposition ist;
9 ein Graph ist, welcher die Beziehung zwischen der Neigungsposition der Antriebswelle und dem Druck in der Verdichtungskammer zeigt, wenn die Taumelscheibe bei einer Position ist, die geringer ist als der maximale Neigungswinkel in dem Verdichter aus 1;
10A eine perspektivische Ansicht eines Wellenstopfens eines Verdichters in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10B eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 10A ist, der den Wellenstopfen aus 10A aufweist;
11A eine perspektivische Ansicht eines Wellenstopfens eines Verdichters in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11B eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 11A ist, der den Wellenstopfen aus 11A aufweist;
12A eine perspektivische Ansicht eines Wellenstopfens eines Verdichters in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12B eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 12A ist, der den Wellenstopfen aus 12A aufweist;
13A eine perspektivische Ansicht eines Wellenstopfens von einem Verdichter in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
13B eine vergrößerte Teilansicht des Verdichters aus 12A ist, der den Wellenstopfen aus 13A aufweist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das folgende wird die erste bis fünfte Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschreiben. Verdichter gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind verstellbare Taumelscheibenverdichter. Der Verdichter ist an einem Fahrzeug montiert und bildet einen Teil eines Kältekreislaufs für eine Klimaanlage aus.
Erste Ausführungsform
Bezugnehmend auf die 1 und 2, schließt der Verdichter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 1, eine Antriebswelle 3, eine Taumelscheibe 5, einen Neigungswinkelverstellmechanismus 7, fünf Kolben 9, einen Steuermechanismus 11 und einen Sammel- und Zuführmechanismus 13 ein.
Wie in 1 gezeigt, schließt das Gehäuse 1 ein vorderes Gehäuse 15, ein hinteres Gehäuse 17, einen Zylinderblock 19, der zwischen dem vorderen Gehäuse 15 und dem hinteren Gehäuse 17 angeordnet ist, und eine ventilbildende Platte 21 ein. Das vordere Gehäuse 15, das hintere Gehäuse 17, der Zylinderblock 19 und die ventilbildende Platte 21 sind durch eine Vielzahl von Durchgangsbolzen 23 befestigt.
Eine Kurbelkammer 25 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 15 und dem Zylinderblock 19 ausgebildet. Eine Lagernabe 15A ist in dem vorderen Gehäuse 15 ausgebildet, die sich nach vorne erstreckt. Eine Dichteinrichtung 27 ist in der Lagernabe 15A bereitgestellt. Ein erstes Wellenloch 15B ist ausgebildet, das sich axial in der Lagernabe 15A erstreckt. Ein Gleitlager 29 ist in dem ersten Wellenloch 15B vorgesehen. Das vordere Gehäuse 15 hat darin einen Öldurchgang 15C, durch den die Kurbelkammer 25 mit dem ersten Wellenloch 15B in Verbindung ist.
Das hintere Gehäuse 17 weist darin einen Einlass 17A, einen Auslass 17B, eine Saugkammer 31 und eine Entladekammer 33 auf. Die Saugkammer 31 ist in dem hinteren Gehäuse 17 bei einer Position ausgebildet, die an den Mittelpunkt des hinteren Gehäuses 17 angrenzt und mit dem Einlass 17A in Verbindung ist. Die Entladekammer 33 ist ringförmig in dem hinteren Gehäuse 17 bei einer Position ausgebildet, die an den äußeren Umfang des hinteren Gehäuses 17 angrenzt und mit dem Auslass 17B in Verbindung ist.
Das hintere Gehäuse 17 weist darin einen Zuführdurchgang 35 auf, durch den die Entladekammer 33 mit der Kurbelkammer 25 in Verbindung ist. Ein verstellbares Steuer- bzw. Regelventil 37 ist in dem Zuführdurchgang 35 vorgesehen. Das verstellbare Steuerventil 37 ermöglicht eine Steuerung des Drucks der Kurbelkammer 25.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, weist der Zylinderblock 19 darin 5 Zylinderbohrungen 19A, 19B, 19C, 19D, 19E auf. Zylinderbohrungen 19A bis 19 sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Zylinderblocks 19 ausgebildet. Wie in 3 gezeigt, sind fünf Halteaussparungen bzw. Haltenuten 37A, 37B, 37C, 37E, 37E in dem Zylinderblock 19 ausgebildet und respektive mit den Zylinderbohrungen 19A bis 19 in Verbindung. Jede der Halteaussparungen 37A bis 37E regelt den Hub eines später beschriebenen Membransaugventils bzw. Flatterventils 47A.
Wie in 1 gezeigt, weist der Zylinderblock 19 durch sich hindurch ein zweites Wellenloch 19F auf, dass sich axial erstreckt. Eine Federkammer 19G ist in dem Zylinderblock 19 ausgebildet. Die Federkammer 19G ist zwischen der Kurbelkammer 25 und dem zweiten Wellenloch 19F angeordnet. Eine erste Rückführfeder 39A ist in der Federkammer 19G angeordnet, um die Taumelscheibe 5 in der minimalen Neigungswinkelposition (gezeigt durch die doppelpunktierte Strichlinie in 1) in Richtung der Vorderseite der Kurbelkammer 25 zu bewegen.
Der Zylinderblock 19 weist darin Sammeldurchgänge 41A, 41B, 41C, 41D, 41E, die in 3 gezeigt sind, und Zuführdurchgänge 43A, 43B, 43C, 43D, 43E auf, die in 4 gezeigt sind. Die Sammeldurchgänge 41A bis 41E und die Zuführdurchgänge 43A bis 43E werden später beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die ventilbildende Platte 21 zwischen dem Zylinderblock 19 und dem hinteren Gehäuse 17 angeordnet und schließt die hinteren Enden der Zylinderlöcher 19A bis 19E. Die ventilbildende Platte 21 weist eine Ventilplatte bzw. -scheibe 45, eine Saugventilplatte bzw. -scheibe 47, eine Entladeventilplatte bzw. -scheibe 49 und die Haltescheibe bzw. -platte 51 auf.
Eine Saugöffnung 21A ist für jede der Zylinderbohrungen 19A bis 19E durch die Ventilplatte 45, die Entladeventilplatte 49 und die Halteplatte 51 ausgebildet. Eine Entladeöffnung 21B ist für jede der Zylinderbohrungen 19A bis 19E durch die Ventilplatte 45 und die Saugventilplatte 47 ausgebildet. Jede der Zylinderbohrungen 19A bis 19E ist jeweils mit der Saugkammer 31 durch die Saugöffnung 21A und mit der Entladekammer 33 durch die Entladeöffnung 21B verbindbar. Ein Verbindungsloch 21C ist durch die Ventilplatte 45, die Saugventilplatte 47, die Entladeventilplatte 49 und die Halteplatte 51 ausgebildet.
Die Saugventilplatte 47 ist an der Vorderseite der Ventilplatte 45 vorgesehen. Die Saugventilplatte 47 weist Membransaugventile 47A auf, welche die jeweiligen Saugöffnungen 21A durch elastische Verformung öffnen und schließen. Die Entladeventilplatte 49 ist an der Rückseite der Ventilplatte 45 bereitgestellt. Die Entladeventilplatte 49 weist Membransaugventile 49A auf, welche die jeweiligen Entladeöffnungen 21B durch elastische Verformung öffnen und schließen. Die Halteplatte 51 ist auf der Rückseite der Entladeventilplatte 49 bereitgestellt. Die Halteplatte 51 regelt den Hub der Membransaugventile 49A.
Die Antriebswelle 3 erstreckt sich durch die Lagernabe 15A und den hinteren Teil des Gehäuses 1. Der vordere Teil der Antriebswelle 3 erstreckt sich durch die Dichteinrichtung 27 in der Lagernabe 15A und der hintere Teil der Antriebswelle 3 wird durch die innere Umfangsfläche des zweiten Wellenlochs 19F unterstützt. Somit ist die Antriebswelle 3 um ihre Rotationsachse O drehbar.
Eine Mitnehmerplatte 53 und die Taumelscheibe 5 sind an der Antriebswelle 3 montiert. Die Mitnehmerplatte 53 ist im Wesentlichen als ringförmige Form ausgebildet. Die Mitnehmerplatte 53 wird auf die Antriebswelle 3 gepresst und durch das Gleitlager 29 unterstützt. Der vordere Teil der Antriebswelle 3 ist somit durch das Gleitlager 29 unterstützt und die Mitnehmerplatte 53 ist integral mit der Antriebswelle 3 drehbar. Ein Axiallager 57 ist zwischen der Mitnehmerplatte 53 und dem vorderen Gehäuse 15 bereitgestellt.
Die Mitnehmerplatte 53 weist ein Paar Arme 55 auf, die sich von der Mitnehmerplatte 53 nach hinten erstrecken. Die Mitnehmerplatte 53 weist eine Neigungsfläche 53A zwischen dem Paar Arme 55 auf.
Die Taumelscheibe 5 ist als ringförmige Plattenform ausgebildet und weist eine vordere Fläche 5A und eine hintere Fläche 5B auf. Die vordere Fläche 5A der Taumelscheibe 5 weist eine Anschlagfläche 5C auf, die mit der Mitnehmerplatte 53 in Kontakt gebracht wird, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal wird. Ein Einführloch 5D ist in der Mitte der Taumelscheibe 5 ausgebildet. Die Antriebswelle 3 wird durch das Einführloch 5D eingeführt.
Die Taumelscheibe 5 weist ein Paar Taumelscheibenarme 5E auf, die sich von der vorderen Fläche 5A der Taumelscheibe 5 in Richtung der Mitnehmerplatte 53 erstrecken. Der Neigungswinkelverstellmechanismus 7 weist die Taumelscheibenarme 5E, die Arme 55 der Mitnehmerplatte 53 und die Neigungsfläche 53A der Mitnehmerplatte 53 auf. Die Mitnehmerplatte 53 ist mit der Taumelscheibe 5 über die Taumelscheibenarme 5E verbunden, die zwischen den Armen 55 eingefügt sind. Somit ist die Taumelscheibe 5 in der Kurbelkammer 25 mit der Mitnehmerplatte 53 drehbar. Das Ende von jedem Taumelscheibenarm 5E ist mit der Neigungsfläche 53A in Kontakt. Die Taumelscheibenarme 5E gleiten in Kontakt mit der jeweiligen Neigungsfläche 53A. Daher ist die Taumelscheibe 5 zwischen der maximalen Neigungswinkelposition und der minimalen Neigungswinkelposition bewegbar, wie durch den gepunkteten doppelköpfigen Pfeil in 1 angedeutet, während sie zulässt, dass die Kolben 9 ihre obere Todpunktposition beibehalten. Zur Erleichterung der Beschreibung zeigt 1 nur einen der Arme 55 und der Taumelscheibenarme 5E. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann der Neigungswinkelverstellmechanismus 7 anders als der der ersten Ausführungsform eingerichtet sein.
Eine zweite Rückführfeder 39B und ein Federsitz 157 sind zwischen der Mitnehmerplatte 53 und der Taumelscheibe 5 bereitgestellt. Der Federsitz 157 wird mit der Taumelscheibe 5 in Kontakt gebracht, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal wird. Die zweite Rückführfeder 39B bewegt bzw. drückt die Taumelscheibe 5 in Richtung des Zylinderblocks 19.
Die Antriebswelle 3 weist durch sich hindurch einen axialen Durchgang 3A auf, der sich in axialer Richtung von dem vorderen Ende der Antriebswelle 3 in Richtung ihres hinteren Endes erstreckt, und einen radialen Durchgang 3B, der sich in radialer Richtung erstreckt und mit dem axialen Durchgang 3A bei einer Position in Verbindung ist, die an das vordere Ende des axialen Durchgangs 3A angrenzt. Wie in 2 gezeigt, ist der axiale Durchgang 3A mit einem gestuften Aufbau ausgebildet, die einen Abschnitt großen Durchmessers 300, der bei einer Position angrenzend an das hintere Ende des axialen Durchgangs 3A angeordnet ist, und einen Abschnitt kleinen Durchmessers 301 in dem Teil des axialen Durchgangs 3A aufweist, der sich von dem Abschnitt großen Durchmessers 300 unterscheidet. Das hintere Ende des Abschnitts großen Durchmessers 300 ist durch einen Wellenstopfen 59 verschlossen. Andererseits ist der radiale Durchgang 3B zu dem ersten Wellenloch 15B geöffnet, das, wie in 1 gezeigt, eine Öffnung bei der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 3 aufweist.
Wie in 5 gezeigt, weist der Wellenstopfen 59 eine gestufte zylindrische Form auf und weist darin einen Verbindungsdurchgang 59A auf. Der Wellenstopfen 59 weist auf seinem äußeren Umfang einen Montageabschnitt am vorderen Ende 59B auf, der mit solch einem Durchmesser ausgebildet ist, der ein Einpressen des vorderen Ende des Wellenstopfens 59 in den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A zulässt, einen Montageabschnitt am hinteren Ende 59C, der mit so einem Durchmesser ausgebildet ist, der ein Einpressen des hinteren Endes des Wellenstopfens 59 in den Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A zulässt und einen Zwischenabschnitt 59D, der zwischen dem Montageabschnitt am vorderen Ende 59B und dem Montageabschnitt am hinteren Ende 59C ausgebildet ist. Der Montageabschnitt am vorderen Ende 59B und der Zwischenabschnitt 59D weisen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Ein Flanschabschnitt 59E ist bei dem hinteren Ende des Wellenstopfens 59 ausgebildet. Der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 59E ist größer als der des Montageabschnitts am hinteren Ende 59C und der innere Durchmesser des Abschnitts großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A. Bei dem Wellenstopfen 59 ist der Außendurchmesser des Montageabschnitts am hinteren Ende 59C und des Flanschabschnitts 59E größer als der des Montageabschnitts am vorderen Enden 59B und dem Zwischenabschnitt 59D.
Der Wellenstopfen 59 wird in den axialen Durchgang 3A der Antriebswelle 3 durch Einführen des Wellenstopfens 59 in der in 5 gezeigten Pfeilrichtung von dem Abschnitt großen Durchmessers 300 in Richtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A eingepresst. In diesem Fall werden der Montageabschnitt am hinteren Ende 59C und der Montageabschnitt am vorderen Ende 59B in die Wandfläche des Abschnitts großen Durchmessers 300 bzw. die Wandfläche des Abschnitts kleinen Durchmessers 301 in die durch eine Punktschraffur gekennzeichneten Bereiche eingepasst. Wie in 2 gezeigt, ist der Flanschabschnitt 59E des Wellenstopfens 59 mit der hinteren Endfläche der Antriebswelle 3 in Kontakt. Der Flanschabschnitt 59B ist folglich zwischen der Antriebswelle 3 und der ventilbildenden Platte 21 angeordnet.
Durch ein solches Einpressen des Wellenstopfens 59 in den axialen Durchgang 3A ist der Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A mit der Saugkammer 31 über den Verbindungsdurchgang 59A des Wellenstopfens 59 und das Verbindungsloch 21C der ventilbildenden Platte 21 in Verbindung. Ein Entlüftungsdurchgang 30 ist durch den radialen Durchgang 33, den Abschnitt kleinen Durchmessers 301, den Verbindungsdurchgang 59A und das Verbindungsloch 21C ausgebildet. Die Kurbelkammer 25 ist mit der Saugkammer 31 durch den Entlüftungsdurchgang 30 und den Öldurchgang 15C verbindbar. Der Steuermechanismus 11 weist den Entlüftungsdurchgang 30, den Zuführdurchgang 35 und das verstellbare Steuerventil 37 auf. Die Antriebswelle 3 weist den Entlüftungsdurchgang 30 auf, dessen hinteres Ende zu der Saugkammer 31 geöffnet ist.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Zwischenabschnitt 59D des Wellenstopfens 59 in dem Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A angeordnet, sodass ein ringförmiger Raum 61 um den Zwischenabschnitt 59B ausgebildet wird. Der Montageabschnitt am vorderen Ende 59B des Wellenstopfens 59 wird in den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A eingepasst und der Montageabschnitt am hinteren Ende 59C des Wellenstopfens 59 wird in den Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A eingepasst. Somit ist der ringförmige Raum 61 abgeteilt oder von dem Abschnitt kleinen Durchmessers 301 und dem Teil des Abschnitts großen Durchmessers 300, der zu dem Verbindungsloch 21C benachbart ist, getrennt. Der ringförmige Raum 61 ist somit von dem Entlüftungsdurchgang 30 durch den Wellenstopfen 59 getrennt.
Die Antriebswelle 3 weist durch sich hindurch und in ihrem hinteren Ende eine Einlassöffnung 63 und eine Auslassöffnung 65 auf, die mit dem ringförmigen Raum 61 in Verbindung sind. Die Einlassöffnung 63 und die Auslassöffnung 65 werden später beschrieben.
Die Kolben 9 sind jeweils wechselseitig verschiebbar in den Zylinderbohrungen 19A bis 19E aufgenommen. In jeder der Zylinderbohrungen 19A bis 19E ist eine Verdichtungskammer 67 zwischen dem Kolben 9 und seiner entsprechendenden ventilbildenden Platte 21 ausgebildet.
Während sich der Kolben 9 in Richtung des unteren Totpunktes in seiner Zylinderbohrung bewegt, werden einer Reexpansionsphase bzw. einer Rückexpansionsphase und einer Saugphase in den Verdichtungskammern 67 in der Zylinderbohrung verursacht. Während sich der Kolben 9 in Richtung des oberen Totpunktes in seiner Zylinderbohrung bewegt, werden eine Verdichtungsphase und eine Entladephase in den Verdichtungskammern 67 verursacht. Bezugnehmend auf 6 dient die Verdichtungskammer 67, die sich in der Phase vom Ende der Entladephase bis zum Ende der Expansionsphase befindet, als eine Verdichtungskammer 67A der Sammelphase oder als die Sammelphasenverdichtungskammer 67A. Die Verdichtungskammer 67, die in der Phase der Verdichtungsphase ist, dient als eine Verdichtungskammer 67B der Zuführphase oder als die Zuführphasenverdichtungskammer 67B. Von den Zylinderbohrungen 19A bis 19E dient die Zylinderbohrung, welche die Sammelphasenverdichtungskammer 67A ausbildet, als Zylinderbohrung 190 der Sammelphase oder als die Sammelphasenzylinderbohrung 190 und die Zylinderbohrung, welche die Zuführphasenverdichtungskammer 67B ausbildet, dient als Zylinderbohrung 191 der Zuführphase oder als die Zuführphasenzylinderbohrung 191. Wenn beispielsweise die in der Zylinderbohrung 19A ausgebildete Verdichtungskammer 67 als die Sammelphasenverdichtungskammer 67A dient, dient die Zylinderbohrung 19A als die Sammelphasenzylinderbohrung 190. Wenn die Verdichtungskammer 67, die in der Zylinderbohrung 19A ausgebildet ist, als die Zuführphasenverdichtungskammer 67B dient, dient die Zylinderbohrung 19A auf ähnliche Weise als die Zuführphasenzylinderbohrung 191.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Aussparung 9A bei jedem Kolben 9 ausgebildet. Als kugelförmige Schuhe 69A und 69B sind in jeder Aussparung 9A bereitgestellt. Die Drehung der Taumelscheibe 5 wird durch die Schuhe 69A und 69B in eine wechselseitige Bewegung der Kolben 9 umgewandelt.
Der Sammel- und Zuführmechanismus 13 schließt die in 3 gezeigten Sammeldurchgänge 41A bis 41E, die in 4 gezeigten Zuführdurchgänge 43A bis 43E und die in 2 gezeigten ringförmigen Raum 61, die Einlassöffnung 63 und die Auslassöffnung 65 ein. Bei der Ausführungsform weist die Antriebswelle 3 darin einen Rotationsdurchgang auf, der durch den um den Wellenstopfen 59 ausgebildeten ringförmigen Raum 61, die sich von dem ringförmigen Raum 61 in Richtung von jedem der Sammeldurchgänge 41A bis 41E erstreckende Einlassöffnung 63 und die sich von dem ringförmigen Raum 61 in Richtung von einem der Zuführdurchgänge 43A bis 43E erstreckende Auslassöffnung 65 ausgebildet ist. Die Sammeldurchgänge 41A bis 41E und die Zuführdurchgänge 43A bis 43E sind mit dem Rotationsdurchgang verbindbar. Somit sind die Sammelphasenzylinderbohrung 190 und die Zuführphasenzylinderbohrung 191 verbindbar.
Wie in 3 gezeigt, erstrecken sich die Sammeldurchgänge 41A bis 41E respektive radial von dem zweiten Wellenloch 19F in Richtung der Zylinderbohrungen 19A bis 19E. Von den Sammeldurchgängen 41A bis 41E ist der Sammeldurchgang 41A mit der Zylinderbohrung 19A über die Halteaussparung 37A in Verbindung. Die Zylinderbohrung 19A ist somit mit dem zweiten Wellenloch 19F über den Sammeldurchgang 41A in Verbindung. Darüber hinaus ist die in der Zylinderbohrung 19A ausgebildete Verdichtungskammer 67 mit dem zweiten Wellenloch 19F in Verbindung. Ähnlich zu dem Sammeldurchgang 41A sind die Sammeldurchgänge 41B bis 41E respektive mit den Zylinderbohrungen 19B bis 19E über die Halteaussparungen 37B bis 37E in Verbindung. Folglich sind die Zylinderbohrungen 19B bis 19E respektive mit den zweiten Wellenlöchern 19F durch die Sammeldurchgänge 41B bis 41E in Verbindung.
Wie in 6 gezeigt, sind die Sammeldurchgänge 41A bis 41E, die respektive mit den Zylinderbohrungen 19A bis 19E über die Halteaussparungen 37A bis 37E in Verbindung sind, respektive zu den Zylinderbohrungen 19A bis 19E geöffnet, einschließlich einer Position, die näher an der ventilbildenden Platte 21 ist als die obere Todpunktposition T. Von den Sammeldurchgängen 41A bis 41E dient der Sammeldurchgang, der mit dem ringförmigen Raum 61 über die Einlassöffnung 63 verbindbar ist, als ein Arbeitssammeldurchgang 410, der tatsächlich zum Zeitpunkt des Sammelns arbeitet.
Wie in 4 gezeigt, erstrecken sich die Zuführdurchgänge 43A bis 43E respektive radial von dem zweiten Wellenloch 19F in Richtung der Zylinderbohrungen 19A bis 19E. Die Zuführdurchgänge 43A bis 43E erstrecken sich in dem Zylinderblock 19 respektive in zu den Sammeldurchgängen 41A bis 41E entgegengesetzten Richtungen. Von den Zuführdurchgängen 43A bis 43E ist der Zuführdurchgang 43A mit der Zylinderbohrung 19A in Verbindung. Folglich ist die Zylinderbohrung 19A mit dem zweiten Wellenloch 19F erst durch den Zuführdurchgang 43A in Verbindung. Darüber hinaus ist die Verdichtungskammer 67 mit dem zweiten Wellenloch 19F durch den Zuführdurchgang 43A in Verbindung. Auf ähnliche Weise kommen die Zuführdurchgänge 43B bis 43E respektive nacheinander mit den Zylinderbohrungen 19B bis 19E in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 3 in Verbindung. Somit kommen die Zylinderbohrungen 19B bis 19E respektive nacheinander mit dem zweiten Wellenloch 19F über die Zuführdurchgänge 43B bis 43E in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 3 in Verbindung.
Von den Zuführdurchgängen 43A bis 43E dient der Zuführdurchgang, wie in 6 gezeigt, der über die Auslassöffnung 65 mit dem ringförmigen Raum 61 verbindbar ist, als Arbeitszuführdurchgang 430, der tatsächlich zum Zeitpunkt der Zufuhr arbeitet.
Wenn die Taumelscheibe 5 bei der maximalen Neigungswinkelposition ist und der Kolben 9 in der Sammelphasenzylinderbohrung 190 bei der oberen Todpunktposition angeordnet ist, ist die Öffnung von jeder der Zuführdurchgänge 43A bis 43E zu der inneren Umfangsfläche ihrer korrespondierenden Zylinderbohrung 19 bis 19E bei einer Position angeordnet, in der die Öffnung nicht durch die Umfangsfläche der Kolben 9 in der Zuführphasenzylinderbohrung 191 verschlossen ist.
Wie in 3 gezeigt, erstreckt sich die Einlassöffnung 63 in radialer Richtung der Antriebswelle 3 von dem ringförmigen Raum 61 jeweils in Richtung von einem der Sammeldurchgänge 41A bis 41E. Wie in 5 gezeigt, ist die Einlassöffnung 63 der Umfangsfläche der Antriebswelle 3 bei einer Position geöffnet, die an das hintere Ende der Antriebswelle 3 angrenzt. Die Einlassöffnung 63 schließt eine erste Aussparung 63A, die in elliptischer Form auf der Umfangsfläche der Antriebswelle 3 ausgebildet ist, und einen ersten Verbindungsdurchgang 63B ein, der durch die Bodenfläche der ersten Aussparung 63A bereitgestellt ist und sich durch den Abschnitt großen Durchmessers 300 der Antriebswelle 3 in den ringförmigen Raum 61 erstreckt. Der Arbeitssammeldurchgang 410 der Sammeldurchgänge 41A bis 41E ist mit dem ringförmigen Raum 61 über die Einlassöffnung 63 mit der Drehung der Antriebswelle 3 verbindbar.
Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich die Auslassöffnung 65 in der radialen Richtung der Antriebswelle 3 von dem ringförmigen Raum 61 in Richtung von einem der Zuführdurchgänge 43A bis 43E. Wie in 5 gezeigt, ist jede Auslassöffnung 65 zu der Umfangsfläche der Antriebswelle 3 bei einer Position geöffnet, die näher an dem vorderen Ende der Antriebswelle 3 ist als die Einlassöffnung 63. Die Auslassöffnung 65 weist eine zweite Aussparung 65A, die in elliptischer Form auf der Umfangsfläche der Antriebswelle 3 ausgebildet ist, und einen 2. Verbindungsdurchgang 65B auf, der durch die Bodenfläche der zweiten Aussparung 65A bereitgestellt ist und sich in den ringförmigen Raum 61 erstreckt. Der Arbeitszuführdurchgang 430 der Zuführdurchgänge 43A bis 43E ist mit dem ringförmigen Raum 61 über die Auslassöffnung 65 in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 3 verbindbar. Somit ist der Arbeitssammeldurchgang 410 mit dem Arbeitszuführdurchgang 430 über die Einlassöffnung 63, den ringförmigen Raum 61 und die Auslassöffnung 65 verbindbar. Die Auslassöffnung 65 ist bei einer Position geöffnet, die näher an dem vorderen Ende der Antriebswelle 3 ist als die Einlassöffnung 63, sodass der Arbeitssammeldurchgang 410 davon abgehalten wird, mit der Auslassöffnung 65 verbindbar zu sein, und der Arbeitszuführdurchgang 430 wird davon abgehalten, mit der Auslassöffnung 65 verbindbar zu sein.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform ist der Auslass 17B, wie in 1 gezeigt, mit einem Verflüssiger bzw. Kondensator 71 über ein Rohr verbunden. Der Verflüssiger 71 ist mit einem Expansionsventil 73 über ein Rohr verbunden. Das Expansionsventil 73 ist mit einem Verdampfer 75 über ein Rohr verbunden. Der Verdampfer 75 ist mit dem Einlass 17A über ein Rohr verbunden. Somit stellt der Verdichter einen Teil eines Kühlkreislaufs für eine Klimaanlage mit dem Verflüssiger 71, dem Expansionsventil 73 und dem Verdampfer 75 dar.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Aufbau verursacht die Drehung der Taumelscheibe 5, die durch die Antriebswelle 3 angetrieben wird, dass sich die Kolben 9 in jeweiligen Zylinderbohrungen 19A bis 19E wechselseitig bzw. hin- und herbewegen, wodurch das in die Zylinderbohrungen 19A bis 19E gesaugte Kühlmittelgas verdichtet wird. Bei dem verstellbaren Verdichter ändert sich die Kapazität der Verdichtungskammern 67 in Übereinstimmung mit der Hublänge der Kolben 9, die sich mit dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 verändert. Ein Teil des in die Entladekammer 33 entladenen Kühlmittelgases wird über den Zuführdurchgang 35 zurück in die Kurbelkammer 25 gesaugt. Das Kühlmittelgas in der Kurbelkammer 25 wird über den Öldurchgang 15C und den Entlüftungsdurchgang 30 in die Saugkammer 31 geführt. Dann sind die Antriebswelle 3, das Gleitlager 29 und das Axiallager 57 erfolgreich durch das in dem Kühlmittelgas enthaltene Schmieröl geschmiert. Die Kurbelkammer 25 ist mit der Saugkammer 31 über den Entlüftungsdurchgang 30 verbindbar und mit der Entladekammer 33 über den Zuführdurchgang 35, sodass der Druck der Kurbelkammer 25 gesteuert werden kann.
Wenn der Druck in der Kurbelkammer 25 durch das verstellbare Steuerventil 37 erhöht wird, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 durch den Neigungswinkelverstellmechanismus 7 vermindert. Dementsprechend wird die Hublänge der Kolben 9 vermindert. Als Ergebnis wird eine Entladehub pro Drehung der Antriebswelle 3 vermindert.
Wenn der Druck in der Kurbelkammer 25 durch das verstellbare Steuerventil 37 vermindert wird, wird andererseits der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 durch den Neigungswinkelverstellmechanismus 7 erhöht. Dementsprechend wird die Hublänge der Kolben 9 erhöht und dann ist die Entladeverschiebung pro Drehung der Antriebswelle 3 erhöht.
Bei dem Verdichter der vorliegenden Ausführungsform wird eine Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 durch den Neigungswinkelverstellmechanismus 7 auf so eine Weise ausgeführt, dass die Position der in 6 gezeigten oberen Todpunktposition T von jedem Kolben 9 unabhängig von dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 beibehalten wird. Mit anderen Worten wird die obere Todpunktposition T von jedem Kolben 9 im Wesentlichen unabhängig von der Hublänge des Kolbens 9 aufrechterhalten. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal wird und entsprechend die Hublänge des Kolbens 9 maximal wird, bewegt sich der Kolben 9, wie in 6 gezeigt, zwischen der oberen Todpunktposition T und der unteren Todpunktposition U1. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 weniger als das Maximum wird und daher die Hublänge des Kolbens 9 vermindert ist, bewegt sich der Kolben 9, wie in 7 gezeigt, zwischen der oberen Todpunktposition T und der unteren Todpunktposition U2. Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform wird der Neigungswinkel, bei dem sich jeder Kolben 9 zwischen der oberen Todpunktposition T und der unteren Todpunktposition U2 bewegt, als ein Einstellwert eingestellt.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform wird restliches Kühlmittelgas, das in der Sammelphasenverdichtungskammer 67A verbleibt, gesammelt und das gesammelte Kühlmittelgas wird der Zuführphasenverdichtungskammer 67B zugeführt.
Unter Bezugnahme auf die Graphen der 8 und 9 ausführlich beschreibend, wird das restliche Kühlmittelgas von der Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19A in dem Winkelpositionsbereich D1 der Antriebswelle 3 gesammelt. Das gesammelte restliche Kühlmittelgas wird der Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19A in dem Winkelpositionsbereich D2 der Antriebswelle 3 zugeführt. D. h., wenn der Bereich der Winkelposition der Antriebswelle 3 in dem Bereich D1 ist, dient die Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19A als die Sammelphasenverdichtungskammer 67A und die Zylinderbohrung 19A dient als die Sammelphasenzylinderbohrung 190. Wenn die Winkelposition der Antriebswelle 3 in dem Bereich D2 ist, dient die Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19A als die Zuführphasenverdichtungskammer 67B und die Zylinderbohrung 19A dient als die Zuführphasenzylinderbohrung 191. Die Bereiche von Winkelpositionen, in denen die anderen Zylinderbohrungen 19B bis 19E jeweils als die Sammelphasenzylinderbohrung 190 oder als die Zuführphasenzylinderbohrung 191 dienen, unterscheiden sich voneinander.
Das Folgende wird das Sammeln und Zuführen von Kühlmittelgas beschreiben, welches durch den Sammel- und Zuführmechanismus 13 ausgeführt wird, und zwar unter Verwendung eines Beispiels, bei dem restliches Kühlmittelgas von der Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19A gesammelt wird und das gesammelte Kühlmittelgas der Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19D zugeführt wird.
Bezugnehmend auf 6 dient die Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19A als die Sammelphasenverdichtungskammer 67A und die Verdichtungskammer 67 der Zylinderbohrung 19D dient als die Zuführphasenverdichtungskammer 67B. Die Zylinderbohrung 19A dient als Sammelphasenzylinderbohrung 190. Die Zylinderbohrung 19D dient als Zuführphasenzylinderbohrung 191. Der Sammeldurchgang 41A, der mit der Zylinderbohrung 19A in Verbindung ist, ist mit dem ringförmigen Raum 61 über die Einlassöffnung 63 verbindbar. Der Verbindungsdurchgang 41A dient somit als der Arbeitsverbindungsdurchgang 410. Der Zuführdurchgang 43D, der mit der Zylinderbohrung 19D in Verbindung ist, ist mit dem ringförmigen Raum 61 über die Auslassöffnung 65 verbindbar. Somit dient der Zuführdurchgang 43D als der Arbeitszuführdurchgang 430. Zwei entgegengesetzt ausgerichtete Pfeile, die in 6 gezeigt werden, veranschaulichen die Bewegungsrichtung der Kolben 9 in den jeweiligen Zylinderbohrungen 19A, 19D. Durch den Sammel- und Zuführmechanismus 13 sind die Sammelphasenzylinderbohrung 190 und die Zuführphasenzylinderbohrung 191 der Zylinderbohrungen 19A bis 19E mit einem Verbindungsdurchgang in dem Verdichter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verbindbar. Der Verbindungsdurchgang schließt die Halteaussparungen 37A bis 37E, die Sammeldurchgänge 41A bis 41E, die Einlassöffnung 63, den ringförmigen Raum 61, die Auslassöffnung 65 und die Zuführdurchgänge 43A bis 43E ein.
Wenn der Sammeldurchgang 41A der Arbeitssammeldurchgang 410 geworden ist oder wenn der Sammeldurchgang 41A mit dem ringförmigen Raum 61 durch die Einlassöffnung 63 in Verbindung gebracht wird, und zwar während der Drehung der Antriebswelle 3, wird restliches Kühlmittelgas in die Sammelphasenverdichtungskammer 67A in den ringförmigen Raum 61 über die Halteaussparungen 37A und den Arbeitssammeldurchgang 410 geführt, um wie durch die durchgezogene Pfeillinie in 6 angedeutet gesammelt zu werden. Wenn die Auslassöffnung 65 mit dem Arbeitszuführdurchgang 430 in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 3 in Verbindung gebracht wird, wird das in dem ringförmigen Raum 61 gesammelte Kühlmittelgas über den Arbeitszuführdurchgang 430 in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B geführt. Dann wird die Verdichtungsphase in der Zuführphasenverdichtungskammer 67B verursacht.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal ist und der Kolben 9 in der Sammelphasenzylinderbohrung 190 bei der oberen Todpunktposition angeordnet ist, ist bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform die Öffnung von jedem der Zuführdurchgänge 43A bis 43E zu der inneren Umfangsfläche seiner korrespondierenden Zylinderbohrung 19A bis 19E bei einer Position angeordnet, in der die Öffnung nicht durch die Umfangsfläche der Kolben 9 in der Zuführphasenzylinderbohrung 191 verschlossen ist. Insbesondere wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal ist, sind die Zuführdurchgänge 43A bis 43E respektive abwechselnd mit den Zylinderbohrungen 19A bis 19E verbindbar, und zwar in Übereinstimmung mit der Position in axialer Richtung von jedem Kolben 9 während der wechselseitigen Bewegung. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal ist und der Kolben 9 in Richtung der unteren Todpunktposition U1 bewegt wird, wird somit zugelassen, dass gesammeltes Kühlmittelgas, welches durch den Arbeitszuführdurchgang 430 geströmt ist, in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B strömt. Das restliche Kühlmittelgas in der Sammelphasenverdichtungskammer 67A kann somit durch den Arbeitssammeldurchgang 410 gesammelt werden und das gesammelte Kühlmittelgas kann der Zuführphasenverdichtungskammer 67B über den Arbeitszuführdurchgang 430 zugeführt werden. Als Ergebnis werden das von der Saugkammer 31 angesaugte Kühlmittelgas und das gesammelte Kühlmittelgas zusammen in der Zuführphasenverdichtungskammer 67B verdichtet.
Wenn die Taumelscheibe 5 andererseits in einer geneigten Position ist, die geringer ist, als der maximale Neigungswinkel, nimmt die Hublänge des Kolbens 9 verglichen mit dem Fall ab, dass der Neigungswinkel maximal ist. In diesem Fall ist die untere Todpunktposition U2 des Kolbens 9 hinter den Öffnungen der Zuführdurchgänge 43A bis 43E respektive zu den Zylinderbohrungen 19A bis 19E angeordnet. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 weniger als das Maximum ist, sind die Zuführdurchgänge 43A bis 43E somit durch die Umfangsfläche der Kolben 9 verschlossen, und zwar selbst dann, wenn die Kolben 9 jeweils zu der unteren Todpunktposition U2 in den Zylinderbohrungen 19A bis 19E bewegt werden, mit dem Ergebnis, dass das gesammelte Kühlmittelgas um den Arbeitszuführdurchgang 430 nicht um die Zuführphasenverdichtungskammer 67B geführt werden kann.
Wenn der Sammel- und Zuführmechanismus 13 dem Verbindungsdurchgang ermöglicht, in Übereinstimmung mit der wechselseitigen Bewegung von jedem Kolben 9 verbindbar oder unverbindbar zu sein, ermöglicht der Sammel- und Zuführmechanismus 13 dem Verbindungsdurchgang somit, bei einem Maximalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 verbindbar zu sein und ermöglicht dem Verbindungsdurchgang bei einem minimalen Wert des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 unverbindbar zu sein.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 weniger als maximal ist und die Verbindungsfläche bzw. der Verbindungsbereich zwischen dem Arbeitssammeldurchgang 410 und der Zuführphasenverdichtungskammer 67B null ist wird somit kein restliches Kühlmittelgas mehr in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B geführt und das restliche Kühlmittelgas in der Sammelphasenverdichtungskammer 67A wird im Wesentlichen nicht mehr gesammelt. Daher wird nur das von der Saugkammer 31 angesaugte Kühlmittelgas in der Zuführphasenverdichtungskammer 67B verdichtet.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 maximal ist, wird das restliche Kühlmittelgas in der Sammelphasenverdichtungskammer 67A bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform gesammelt und das gesammelte Kühlmittelgas wird in die Sammelphasenverdichtungskammer 67B geführt. Als Ergebnis wird eine Reexpansion des restlichen Kühlmittelgases in der Verdichtungskammer 67 oder eine Reexpansion während der Reexpansionsphase unterdrückt, wenn die Taumelscheibe 5 bei ihrer maximalen Neigungswinkelposition ist. Wie in dem Graph in 8 gezeigt, kann der Druck der Verdichtungskammer 67 stärker vermindert werden, verglichen mit dem Fall, dass kein Sammeln und Zuführen von restlichem Kühlmittelgas ausgeführt wird. Somit wird bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der volumetrische Wirkungsgrad von jeder Verdichtungskammer 67 verbessert.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform wird restliches Kühlmittelgas nicht weiter in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B geführt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 weniger als der Maximalwert wird.
Der Graph in 9 zeigt die Beziehung zwischen der Winkelposition der Antriebswelle 3 und den Druck in der Verdichtungskammer 67, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 bei einer Position ist, die geringer als der Maximalwert ist. Wie durch die durchgezogene Kurve der Innendruckwelle als Vergleichsbeispiel gezeigt, bei der ein Sammeln und Zuführen von restlichem Kühlmittelgas ausgeführt wird, ändert sich die innere Druckwelle in den Zylinderbohrungen 19A bis 19E rapide und es gibt einen Knickpunkt P bei der durchgezogenen Kurve. Das Auftreten des Knickpunktes P verursacht Geräusche bei dem Verdichter.
In dem Fall, dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 weniger als der Maximalwert wird und ein Sammeln und Zuführen von restlichem Kühlmittelgas ausgeführt wird, tendiert die Temperatur des Kühlmittelgases in der Verdichtungskammer 67 darüber hinaus dazu, höher zu sein, sodass die zum Verdichten notwendige Leistung größer wird und sich der COP verschlechtert.
Verglichen mit der durchgezogenen Kurve kann die Druckwelle in den Zylinderbohrungen während der Reexpansion bei der Strichlinienkurve, welche den Fall zeigt, dass kein Sammeln und Zuführen von restlichem Kühlmittelgas ausgeführt wird, schrittweise und moderat verändert werden, und zwar verglichen mit dem Fall, dass Sammeln und Zuführen restlichen Kühlmittelgases ausgeführt wird. Daher tritt der in der durchgezogenen Kurve der inneren Druckwelle gezeigte Knickpunkt P in der Zylinderbohrung nur schwerlich auf, sodass die Erzeugung von Geräuschen unterdrückt werden kann. Wenn der Verdichter darüber hinaus mit dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 unter dem Maximum arbeitet, kann die Temperatur des Kühlmittelgases in der Verdichtungskammer 67 abgesenkt werden und die zur Verdichtung notwendige Leistung kann verringert werden, da kein restliches Kühlmittelgas in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B geführt wird.
Daher wird der Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform mit unterdrückten Geräuschen und einem verbessertem COP betrieben.
In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform reduziert der Sammel- und Zuführmechanismus 13 die Verbindungsfläche des Verbindungsdurchgangs während der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 vom Maximalwert aus reduziert wird, wobei der Sammel- und Zuführmechanismus 13 den Verbindungsdurchgang vollständig verschließt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 einen festgelegten Wert erreicht.
Bei einem Maximalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 wird restliches Kühlmittelgas zu der Zuführphasenverdichtungskammer 67B geführt. Andererseits vermindert der Sammel- und Zuführmechanismus 13 eine Verbindungsfläche des Verbindungsdurchgangs während der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 von dem Maximalwert aus reduziert wird. Daher kann der Strom des restlichen von der Sammelphasenverdichtungskammer 67A zu sammelnden Kühlmittelgases graduell vermindert werden und der Strom des gesammelten in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B zu zuführenden Kühlmittelgases kann nach und nach vermindert werden. Der Sammel- und Zuführmechanismus 13 verschließt den Verbindungsdurchgang vollständig, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 einen festgelegten Wert erreicht und respektive kein Sammeln und Zuführen von restlichem Kühlmittelgas in der Sammelphasenverdichtungskammer 67A und der Zuführphasenverdichtungskammer 67B ausgeführt wird. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 einen festgelegten Wert erreicht, kann somit die Geräuschentwicklung unterdrückt werden und der COP kann verbessert werden. Der vorbestimmte Wert des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5, wenn der Verbindungsdurchgang vollständig verschlossen ist, kann der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 sein oder kann in Übereinstimmung mit dem Design ausgewählt werden, und zwar in dem Bereich des Neigungswinkels, der sich von dem maximalen Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 unterscheidet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Verbindungsdurchgang bei dem Minimalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 unabhängig von dem Fall vollständig geschlossen ist, in dem der Wert mit Ausnahme des Minimalwerts des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 auf den vorbestimmten Wert eingestellt ist.
Der Wellenstopfen 59 kann einfach durch Einpressen in den axialen Durchgang 3A der Antriebswelle 3 richtig in der Antriebswelle 3 fest positioniert werden.
Der ringförmige Raum 61 ist in dem Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A der Antriebswelle 3 ausgebildet und durch den Wellenstopfen 59 in dem Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A abgetrennt. Daher kann der ringförmige Raum 61 in der Antriebswelle 3 ausgebildet werden und das restliche Kühlmittelgas, das durch den ringförmigen Raum 61 strömt, wird daran gehindert, durch den Entlüftungsdurchgang 30 in die Kurbelkammer 25 und weiter in die Saugkammer 31 zu strömen. Somit ist der Entlüftungsdurchgang 30 von dem Rotationsdurchgang einschließlich des ringförmigen Raums 61 durch den Wellenstopfen 59 getrennt.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform wird die Antriebswelle 3 durch den Wellenstopfen 59 an einer axialen Bewegung gehindert. Dies hilft dabei, den Abstand zwischen der Antriebswelle 3 und der ventilbildenden Platte 21 beim Herstellen des Verdichters einzustellen und erleichtert somit die Herstellung.
Zweite Ausführungsform
Das Folgende wird den Verdichter der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 10A und 10B beschreiben. Der Verdichter in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verdichter der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Wellenstopfen 59 durch einen in 10A gezeigten Wellenstopfen 77 ersetzt worden ist. Wie der Wellenstopfen 59 weist der Wellenstopfen 77 eine gestufte zylindrische Form auf und weist darin einen Verbindungsdurchgang 77A auf. Der Wellenstopfen 77 weist auf seinem äußeren Umfang einen Montageabschnitt an einem vorderen Ende 77B, der mit solch einem Durchmesser ausgebildet ist, der ein Einpressen des vorderen Endes des Wellenstopfens 77 in den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A ermöglicht, einen hinteren zylindrischen Abschnitt großen Durchmessers 77C, der mit solch einem Durchmesser ausgebildet ist, der ein Einpressen des Wellenstopfens 77 in den Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A ermöglicht und einen Zwischenabschnitt 77D auf, der zwischen dem Montageabschnitt am vorderen Ende 77B und dem hinteren zylindrischen Abschnitt großen Durchmessers 77C ausgebildet ist. Der Montageabschnitt am vorderen Ende 77B und der Zwischenabschnitt 77D weisen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Ein Flanschabschnitt 77E ist bei dem hinteren Ende des hinteren zylindrischen Abschnitts großen Durchmessers 77C ausgebildet. Der äußere Durchmesser des Flanschabschnitts 77E ist größer als der des hinteren zylindrischen Abschnitts großen Durchmessers 77C und der innere Durchmesser des Abschnitts großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A.
Wie in 10B gezeigt, ist der Verbindungsdurchgang 77A in dem Wellenstopfen 77 ausgebildet, der sich mit einem konstanten Durchmesser von dem Montageabschnitt am vorderen Ende 77B zu dem Flanschabschnitt 77E erstreckt. Der Wellenstopfen 77 ist bei dessen äußerem Umfang des hinteren zylindrischen Abschnitts großen Durchmessers 77C mit einer Ringnut 770 ausgebildet und ein O-Ring 771 ist in der Ringnut 770 bereitgestellt. Der O-Ring 771 entspricht dem Dichtungselement der vorliegenden Erfindung. Der O-Ring 771 ist zwischen der Antriebswelle 3 und dem Wellenstopfen 77 bereitgestellt, um die Antriebswelle 3 abzudichten und einem Leck des Kühlmittelgases vorzubeugen.
Der Wellenstopfen 77 ist in den axialen Durchgang 3A der Antriebswelle 3 durch Einführen des Wellenstopfens 77 von dem Abschnitt großen Durchmessers 300 in Richtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A eingepresst. In diesem Fall wird der Montageabschnitt am vorderen Ende 77B in den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A in den Bereich eingepasst, der durch die Punktschraffur in 10A angedeutet ist. Der O-Ring 771 wird durch die innere Wandfläche des Abschnitts großen Durchmessers 300 elastisch verformt. Mit dem Wellenstopfen 77 so in die Antriebswelle 3 eingepresst, ist der Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A mit der Saugkammer 31 über den Verbindungsdurchgang 77A des Wellenstopfens 77 und das Verbindungsloch 21C der ventilbildenden Platte 21 verbunden. Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform ist der Entlüftungsdurchgang 30 durch den radialen Durchgang 3B, den Abschnitt kleinen Durchmessers 301, den Verbindungsdurchgang 77A und das Verbindungsloch 21C ausgebildet.
Der Zwischenabschnitt 77D des Wellenstopfens 77 ist in dem Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A angeordnet, sodass der ringförmige Raum 61 um den Zwischenabschnitt 77D ausgebildet ist. Der ringförmige Raum 61 ist durch den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 und das hintere Ende des Abschnitts großen Durchmessers 300 getrennt und durch den Zwischenabschnitt 77B von dem Entlüftungsdurchgang 30 getrennt. Bei der Beschreibung des Verdichters in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Komponenten oder Elemente zu kennzeichnen, die ähnlich zu ihren Gegenstücken der ersten Ausführungsform sind und ihre Beschreibung wird ausgelassen.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform wird der ringförmige Raum 61 durch den O-Ring 771 abgedichtet, sodass das gesammelte Kühlmittelgas, welches durch den ringförmigen Raum 61 strömt, daran gehindert werden kann, durch den Entlüftungsdurchgang 30 in die Kurbelkammer 25 und die Ansaugkammer 31 zu strömen.
Das Vorsehen des O-Rings 771 ermöglicht, dass der ringförmige Raum 61 erfolgreich ohne Bearbeiten des Abschnitts großen Durchmessers 300 und des hinteren zylindrischen Abschnitts großen Durchmessers 77C des Wellenstopfens 77 mit hoher Genauigkeit abgedichtet wird. Daher kann der Verdichter auf einfache Weise und weniger kostenintensiv hergestellt werden. Die anderen Effekte des Verdichters in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie jene des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
Das Folgende wird den Verdichter der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 11A und 11B beschreiben. Der Verdichter in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verdichter der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Wellenstopfen 59 durch einen in 11A gezeigten Wellenstopfen 79 ersetzt wird. Der Wellenstopfen 79 weist ebenfalls eine gestufte zylindrische Form und darin einen Verbindungsdurchgang 79A auf. Der Wellenstopfen 79 weist auf seinem äußeren Umfang einen Montageabschnitt an einem vorderen Ende 79B auf, der mit solch einem Durchmesser ausgebildet ist, der ein Einpressen des. vorderen Endes des Wellenstopfens 79 in den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A zulässt, einen Montageabschnitt an einem hinteren Ende 79C, der mit solch einem Durchmesser ausgebildet ist, der ein Einpressen des Montageabschnitts am hinteren Ende 79C in den Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A zulässt, und einen Zwischenabschnitt 79D, der zwischen dem Montageabschnitt am vorderen Ende 79B und dem Montageabschnitt am hinteren Ende 79C ausgebildet ist. Der Montageabschnitt am vorderen Ende 79B und der Zwischenabschnitt 79D weisen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Ein Flanschabschnitt 79E ist bei dem hinteren Ende des Montageabschnitts am hinteren Ende 79C ausgebildet. Der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 79E ist größer als der des Montageabschnitts am hinteren Ende 79C und der innere Durchmesser des Abschnitts großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A. Wie in 11B gezeigt, ist der Verbindungsdurchgang 79A in dem Wellenstopfen 79 mit einem konstanten Durchmesser von dem Montageabschnitt am vorderen Ende 79B zu dem Flanschabschnitt 79E ausgebildet.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform ist ein Dichtelement 81 in einer ringförmigen Nut bereitgestellt, die in der inneren Umfangsfläche des Abschnitts kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A der Antriebswelle 3 bei einer Position ausgebildet ist, die an das hintere Ende des Abschnitts kleinen Durchmessers 301 angrenzt bzw. dazu benachbart ist. Das Dichtelement 81 korrespondiert mit dem Dichtelement der vorliegenden Erfindung.
Der Wellenstopfen 79 wird in den axialen Durchgang 3A der Antriebswelle 3 durch Einführen des Wellenstopfens 79 von dem Abschnitt großen Durchmessers 300 aus in Richtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A gepresst. In diesem Fall steht der Montageabschnitt am vorderen Ende 79B in engem Kontakt mit dem Dichtelement 81 in dem Bereich an dem Wellenstopfen 79 zwischen den doppelt gepunkteten Linien in 11A. Andererseits wird der Montageabschnitt am hinteren Ende 79C in den hinteren Teil des Abschnitts großen Durchmessers 300 von dem axialen Durchgang 3A in dem Bereich eingepasst, auf den durch die Punktschraffur in der 11A hingewiesen wird. Mit dem Wellenstopfen 79 so in den axialen Durchgang 3A der Antriebswelle 3 eingepresst, ist der Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A mit der Saugkammer 31 über den Verbindungsdurchgang 79A des Wellenstopfens 79 und das Verbindungsloch 21C der ventilbildenden Platte 21 verbunden. Der Entlüftungsdurchgang 30 wird durch den radialen Durchgang 3B, den Abschnitt kleinen Durchmessers 301, den Verbindungsdurchgang 79A und das Verbindungsloch 21C ausgebildet.
Der Zwischenabschnitt 79 die des Wellenstopfens 79 ist in dem Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A angeordnet, sodass der ringförmige Raum 61 um den Zwischenabschnitt 79D ausgebildet ist. Der ringförmige Raum 61 wird durch den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 und das hintere Ende des Abschnitts großen Durchmessers 300 aufgeteilt und von dem Entlüftungsdurchgang 30 durch den Zwischenabschnitt 79D getrennt. Bei der Beschreibung des Verdichters in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Komponenten oder Elemente zu kennzeichnen, die ihren Gegenstücken der ersten Ausführungsform gleichen.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform wird der ringförmige Raum 61 durch das Dichtelement 81 abgedichtet, das an der Antriebswelle 3 und um den Montageabschnitt am vorderen Ende 79B des Wellenstopfens 79 bereitgestellt ist, wie im Fall des Verdichters in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform. Das Vorsehen des Dichtelements 81 ermöglicht es, den ringförmigen Raum 61 erfolgreich abzudichten, ohne den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 und den Montageabschnitt am vorderen Ende 79B des Wellenstopfens 79 mit hoher Genauigkeit zu fertigen. Daher kann der Verdichter auf einfache Weise und kostengünstig hergestellt werden. Die anderen Effekte des Verdichters in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie jene des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Vierte Ausführungsform
Das Folgende wird den Verdichter der vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 12A und 12B beschreiben. Der Verdichter in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verdichter der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Wellenstopfen 59 durch einen in 12A gezeigten Wellenstopfen 83 ausgetauscht ist. Wie durch einen Vergleich der 2 und 12B deutlich wird, ist der Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A in axialer Richtung länger ausgebildet als der des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Wie in 12A gezeigt weist der Wellenstopfen 83 eine gestufte zylindrische Form auf und weist darin einen Verbindungsdurchgang 83A auf. Der Wellenstopfen 83 weist einen Montageabschnitt am vorderen Ende 83B und einen Montageabschnitt am hinteren Ende 83C auf, die mit solch einem Durchmesser ausgebildet sind, der ein Einpressen des Montageabschnitts am vorderen Ende 83B und des Montageabschnitts am hinteren Ende 83C in den Abschnitt großen Durchmessers 300 zulässt. Der Wellenstopfen 83 weist ferner einen ausgesparten Zwischenabschnitt 83B auf, der zwischen dem Montageabschnitt am vorderen Ende 83B und dem Montageabschnitt am hinteren Ende 83C angeordnet ist.
Der Außendurchmesser des Zwischenabschnitts 83D ist kleiner als der des Montageabschnitts am vorderen Ende 83B und des Montageabschnitts am hinteren Ende 83C. Ein Flanschabschnitt 83E ist bei dem hinteren Ende des Montageabschnitts am hinteren Ende 83C ausgebildet. Der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 83E ist größer als der des Montageabschnitts am vorderen Ende 83B, des Montageabschnitts am hinteren Ende 83C und des Innendurchmessers des Abschnitts großen Durchmessers 300. Der Verbindungsdurchgang 83A in dem Wellenstopfen 83 ist mit einem konstanten Durchmesser ausgebildet.
Der Wellenstopfen 83 ist in den Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A von der Antriebswelle 3 eingepresst. Insbesondere ist der Montageabschnitt am vorderen Ende 83B in den vorderen Teil des Abschnitts großen Durchmessers 300 eingepasst und der Montageabschnitt am hinteren Ende 83C ist in den hinteren Teil des Abschnitts großen Durchmessers 300 eingepasst. Somit ist der Wellenstopfen 83 in den Abschnitt großen Durchmessers 300 des axialen Durchgangs 3A von der Antriebswelle 3 eingepresst, sodass der Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A mit der Saugkammer 31 über den Verbindungsdurchgang 83A und das Verbindungsloch 21C in Verbindung ist. Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform ist der Entlüftungsdurchgang 30 durch den radialen Durchgang 3B, den Abschnitt kleinen Durchmessers 301 des axialen Durchgangs 3A, den Verbindungsdurchgang 83A und das Verbindungsloch 21C ausgebildet.
Der Zwischenabschnitt 83D ist in etwa im Mittelpunkt des Abschnitts großen Durchmessers 300, gesehen in der axialen Richtung der Antriebswelle 3, ausgebildet und der ringförmige Raum 61 ist um den Zwischenabschnitt 83D ausgebildet. Der ringförmige Raum 61 ist durch das vordere Ende des Abschnitts großen Durchmessers 300 und das hintere Ende des Abschnitts großen Durchmessers 300 abgetrennt und von dem Entlüftungsdurchgang 30 durch den Zwischenabschnitt 83D getrennt. Bei der Beschreibung des Verdichters in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Komponenten oder Elemente zu kennzeichnen, die ähnlich zu ihren Gegenstücken der ersten Ausführungsform sind.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform, bei dem der Montageabschnitt am vorderen Ende 83B und der Montageabschnitt am hinteren Ende 83C den gleichen äußeren Durchmesser aufweisen, kann der Wellenstopfen 83 auf einfache Weise hergestellt werden, sodass der Verdichter einfach und kostengünstig produziert werden kann. Die anderen Effekte des Verdichters in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform sind die gleichen wie jene des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Fünfte Ausführungsform
Das Folgende wird den Verdichter der fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 13A und 13B beschreiben. Der Verdichter in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verdichter der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Wellenstopfen 59 durch einen in 13A gezeigten Wellenstopfen 85 ausgetauscht ist. Wie in 13B gezeigt, weist der axiale Durchgang 3A einen ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 302, einen Abschnitt großen Durchmessers 303 und einen zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 304 auf. Der erste Abschnitt kleinen Durchmessers 302 und der zweite Abschnitt kleinen Durchmessers 304 weisen im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser auf. Der erste Abschnitt kleinen Durchmessers 302 ist, wie in 1 gezeigt, mit dem radialen Durchgang 3B bei dessen vorderem Ende verbunden. Der Abschnitt großen Durchmessers 303, der in 13B gezeigt wird, ist mit dem ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 302 bei dessen vorderen Ende verbunden und mit dem zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 304 bei dessen hinteren Ende verbunden. Der Abschnitt großen Durchmessers 303 ist in axialer Richtung kürzer ausgebildet als der Abschnitt großen Durchmessers 300 des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform. Das hintere Ende des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 304 ist bei der hinteren Endfläche der Antriebswelle 3 geöffnet.
Wie in 13A gezeigt, weist der Wellenstopfen 85 eine zylindrische Form auf und weist durch sich hindurch einen Verbindungsdurchgang 85A auf. Der Wellenstopfen 85 weist an seinem äußeren Umfang einen Montageabschnitt am vorderen Ende 85B und einen Montageabschnitt am hinteren Ende 85C auf, die mit solch einem Durchmesser ausgebildet sind, der ein Einpressen des Montageabschnitts am vorderen Ende 85B und des Montageabschnitts am hinteren Ende 85C in den ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 302 bzw. den zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 304 zulässt. Ein Zwischenabschnitt 85D ist zwischen dem Montageabschnitt 85B am vorderen Ende und dem Montageabschnitt 85C am hinteren Ende ausgebildet. Der Montageabschnitt am vorderen Ende 85B, der Montageabschnitt am hinteren Ende 85C und der Zwischenabschnitt 85D weisen im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser auf. Ein Flanschabschnitt 85E ist bei dem hinteren Ende des Montageabschnitts am hinteren Ende 85C ausgebildet. Der Durchmesser des Flanschabschnitts 85E ist größer als der des Montageabschnitts am hinteren Ende 85C und des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 304. Wie in 13B gezeigt, erstreckt sich der Verbindungsdurchgang 85A in dem Wellenstopfen 85 mit einem konstanten Durchmesser von dem Montageabschnitt am vorderen Ende 85B zu dem Flanschabschnitt 85E.
Der Wellenstopfen 85 wird durch Einführen des Wellenstopfens 85 in die Antriebswelle 3 von dem zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 304 in Richtung des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 302 eingepresst. In diesem Fall wird der Wellenstopfen 85 mit dem Montageabschnitt am vorderen Ende 85B und dem Montageabschnitt am hinteren Ende 85C in den ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 302 bzw. den zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 304 in den Bereichen eingepasst, auf die durch die Punktschraffur in 13A hingewiesen wird. Mit dem Wellenstopfen 85 so in den axialen Durchgang 3A der Antriebswelle 3 eingepresst, ist der erste Abschnitt kleinen Durchmessers 302 mit der Saugkammer 31 über den Verbindungsdurchgang 85A und das Verbindungsloch 21C in Verbindung. Der Entlüftungsdurchgang 30 wird durch den radialen Durchgang 33, den ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 302, den Verbindungsdurchgang 85A und das Verbindungsloch 21C ausgebildet.
Der Zwischenabschnitt 85D ist in dem Abschnitt großen Durchmessers 303 angeordnet, sodass der ringförmige Raum 61 um den Zwischenabschnitt 85D ausgebildet ist. Der ringförmige Raum 61 wird durch den ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 302 und den zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 304 abgetrennt und von dem Entlüftungsdurchgang 30 durch den Zwischenabschnitt 85D getrennt. Der Rest des Aufbaus des Verdichters in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform ist im Wesentlichen der gleiche, wie der des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Bei dem Verdichter in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform weisen der Montageabschnitt am vorderen Ende 85B, der Montageabschnitt am hinteren Ende 85C und der Zwischenabschnitt 85D den gleichen Außendurchmesser auf, sodass der Wellenstopfen 85 auf einfache Weise und mit weniger Kosten hergestellt werden kann. Folglich kann der Verdichter auf einfache Weise produziert und es kann ein kostengünstiger Verdichter erreicht werden. Die anderen Effekte des Verdichters in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform sind die gleichen wie jene des Verdichters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die erste bis fünfte Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt und kann zu alternativen Ausführungsformen verändert werden, wie beispielhaft unten aufgeführt.
Beispielsweise kann die Position, bei der sich die Zuführdurchgänge 43A bis 43E zu den Zylinderbohrungen 19A bis 19E öffnen, so eingestellt bzw. gewählt sein, dass jeder der Zuführdurchgänge 43A bis 43E nach und nach durch den Kolben 9 mit einer Verminderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 und folglich mit einer Verminderung der Hublänge des Kolbens 9 geschlossen wird. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 in diesem Fall weniger als das Maximum ist, wird der Verbindungsbereich bzw. die Verbindungsfläche zwischen dem Arbeitssammeldurchgang 410 und dem Arbeitszuführdurchgang 430 graduell verringert. Daher wird der Strom des in die Zuführphasenverdichtungskammer 67B zuzuführenden gesammelten Kühlmittelgases mit einer Abnahme des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 vermindert.
Darüber hinaus kann der Verbindungsdurchgang eine Struktur aufweisen, die ausschließliche Sammeldurchgänge in Verbindung mit den jeweiligen Zylinderbohrungen 19A bis 19E für restliches Kühlmittelgas aufweist, das von der Sammelphasenverdichtungskammer 67A gesammelt worden ist, und ausschließliche Zuführdurchgänge, die mit jeweiligen Zylinderbohrungen 19A bis 19E für das restliche Kühlmittelgas verbindbar sind, das der Zuführphasenverdichtungskammer 67B zugeführt wird. Der Verbindungsdurchgang kann eine Struktur aufweisen, bei welcher der Verbindungsdurchgang mit den Zylinderbohrungen 19A bis 19E verbindbar ist und restliches Kühlmittelgas, das von der Sammelphasenverdichtungskammer 67A gesammelt wird und das restliche Kühlmittelgas, das der Zuführphasenverdichtungskammer 67B zugeführt wird, abwechselnd durch den Verbindungsdurchgang geführt werden.
Der Neigungswinkelverstellmechanismus 7 kann eine andere Art von Verbindungsmechanismus oder eine andere Art eines Taumelbewegungsumwandelmechanismus aufweisen, der den Neigungswinkel der Taumelscheibe 5 verändern kann. Der Steuermechanismus 11 kann ein verstellbares Steuerventil oder einen Aktuator aufweisen, der den Neigungswinkelverstellmechanismus 7 steuern kann.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Klimaanlage anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6-117365 [0002]

Claims

Verstellbarer Taumelscheibenverdichter mit: einer Antriebswelle (3) mit einer Achse; einem Gehäuse (1), das die Antriebswelle (3) so unterstützt, dass die Antriebswelle (3) um die Achse drehbar ist, wobei das Gehäuse (1) darin eine Vielzahl von Zylinderbohrungen (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) um die Achse und eine Kurbelkammer (25) aufweist; einer Taumelscheibe (5), die mit einer Drehung der Antriebswelle (3) in der Kurbelkammer (25) drehbar ist; einem Neigungswinkelverstellmechanismus (7), der einen Neigungswinkel der Taumelscheibe (5) in Bezug auf eine Ebene verändert, die sich senkrecht zu der Achse der Antriebswelle (3) erstreckt; einer Vielzahl von Kolben (9), die in jeweiligen Zylinderbohrungen (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) wechselseitig bewegbar in Übereinstimmung mit einer Drehung der Taumelscheibe (5) bewegbar sind und die eine Vielzahl von Verdichtungskammern (67) in den jeweiligen Zylinderbohrungen (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) ausbilden, wobei, wenn jeder Kolben (9) in der entsprechenden Zylinderbohrung (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) bewegt wird, eine Reexpansionsphase, eine Saugphase, eine Verdichtungsphase und eine Entladephase in der korrespondierenden Verdichtungskammer (67) erzeugbar ist; einem Steuermechanismus (11), der den Neigungswinkelverstellmechanismus (7) steuert; und einem Sammel- und Zuführmechanismus (13), der Kühlmittelgas in einer der Verdichtungskammern (67) sammelt und das gesammelte Kühlmittelgas einer anderen der Verdichtungskammern (67) zuführt, wobei sich die eine Verdichtungskammer (67) in einer Phase von einem Ende der Entladephase bis zu einem Ende der Reexpansionsphase befindet und als eine Sammelphasenverdichtungskammer (67A) definiert ist, sich die andere Verdichtungskammer (67) in einer Phase der Verdichtungsphase befindet und als eine Zuführphasenverdichtungskammer (67B) definiert ist, eine der Zylinderbohrungen (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) darin die Sammelphasenverdichtungskammer (67A) aufweist und als eine Sammelphasenzylinderbohrung (190) definiert ist, eine andere der Zylinderbohrungen (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) darin die Zuführphasenverdichtungskammer (67B) aufweist und als eine Zuführphasenzylinderbohrung (191) definiert ist, und der Sammel- und Zuführmechanismus (13) einen Verbindungsdurchgang (41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 61, 63, 65) zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen der Sammelphasenzylinderbohrung (190) und der Zuführphasenzylinderbohrung (191) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammel- und Zuführmechanismus (13) den Verbindungsdurchgang (41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 61, 63, 65) in Übereinstimmung mit der wechselseitigen Bewegung von jedem Kolben (9) öffnet und schließt, wobei der Sammel- und Zuführmechanismus (13) es dem Verbindungsdurchgang (41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 61, 63, 65) ermöglicht, bei einem Maximalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe (5) eine Verbindung zu schaffen, und dem Verbindungsdurchgang (41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 61, 63, 65) ermöglicht, bei einem Minimalwert des Neigungswinkels der Taumelscheibe (5) keine Verbindung zu schaffen.
Verstellbarer Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1, bei dem der Sammel- und Zuführmechanismus (13) einen Verbindungsbereich des Verbindungsdurchgangs (41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 61, 63, 65) reduziert, während der Neigungswinkel von dem Maximalwert aus reduziert wird, wobei der Sammel- und Zuführmechanismus (13) den Verbindungsdurchgang (41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 61, 63, 65) vollständig schließt, wenn der Neigungswinkel einen vorbestimmten Wert einnimmt.
Verstellbarer Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gehäuse (1) darin eine Saugkammer (31) aufweist, wobei die Antriebswelle (3) einen Entlüftungsdurchgang (30) aufweist, dessen hinteres Ende zu der Saugkammer (31) geöffnet ist, der Entlüftungsdurchgang (30) eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer (25) und der Saugkammer (31) bereitstellt und der Sammel- und Zuführmechanismus (13) eine Vielzahl von Sammeldurchgängen (41A, 41B, 41C, 41D, 41E) aufweist, die in dem Gehäuse (1) ausgebildet sind und mit der jeweiligen Zylinderbohrung (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) in Verbindung ist, eine Vielzahl von Zuführdurchgängen (43A, 43B, 43C, 43D, 43E), die in dem Gehäuse (1) ausgebildet sind und respektive mit den Zylinderbohrungen (19A, 19B, 19C, 19D, 19E) in Verbindung ist, und einen Rotationsdurchgang, der in der Antriebswelle (3) ausgebildet ist, um eine Verbindung zwischen einem der Sammeldurchgänge (41A, 41B, 41C, 41D, 41E) und einem der Zuführdurchgänge (43A, 43B, 43C, 43D, 43E) zu ermöglichen, wobei die Antriebswelle (3) mit einem zylindrischen Element (59, 77, 79, 83, 85) bereitgestellt ist, dessen innere Umfangsfläche den Entlüftungsdurchgang (30) bereitstellt und dessen äußere Umfangsfläche den Rotationsdurchgang (61, 63, 65) in der Antriebswelle (3) bereitstellt.
Verstellbarer Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 3, bei dem ein Dichtelement (771, 81), das den Entlüftungsdurchgang (30) und den Rotationsdurchgang (61, 63, 65) abdichtet, zwischen der Antriebswelle (3) und dem zylindrischen Element (77, 79) bereitgestellt ist.
Verstellbarer Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Rotationsdurchgang (61, 63, 65) einen ringförmigen Raum (61) aufweist, der ringförmig um das zylindrische Element (59, 77, 79, 83, 85) ausgebildet ist, eine Einlassöffnung (63), die sich von dem ringförmigen Raum (61) in Richtung von einem der Sammeldurchgänge (41A, 41B, 41C, 41D, 41E) erstreckt, und eine Auslassöffnung (65), die sich von dem ringförmigen Raum (61) in Richtung von einem der Zuführdurchgänge (43A, 43B, 43C, 43D, 43E) erstreckt.
Verstellbarer Taumelscheibenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem das zylindrische Element (59, 77, 79, 83, 85) darin einen Montageabschnitt am vorderen Ende (59B, 77B, 79B, 83B, 85B), einen Montageabschnitt am hinteren Ende (59C, 77C, 79C, 83C, 85C) und einen Zwischenabschnitt (59D, 77D, 79D, 83D, 85D) aufweist, der zwischen dem Montageabschnitt am vorderen Ende (59B, 77B, 79B, 83B, 85B) und dem Montageabschnitt am hinteren Ende (59C, 77C, 79C, 83C, 85C) angeordnet ist und dem ringförmigen Raum (61) zugewandt ist, wobei der Montageabschnitt am vorderen Ende (59B, 77B, 79B, 83B, 85B) und/oder der Montageabschnitt am hinteren Ende (59C, 77C, 79C, 83C, 85C) in der Antriebswelle (3) durch Einpressen befestigt ist.
Verstellbarer Taumelscheibenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das zylindrische Element (59, 77, 79, 83, 85) als ein Wellenstopfen (59, 77, 79, 83, 85) dient, der einer Bewegung der Antriebswelle (3) in axialer Richtung vorbeugt.