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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung.
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Ein derartiger Kompressor der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung ist in dem offengelegten japanischen Patent
JP 52-131204 offenbart. Dieser Kompressor hat einen beweglichen Körper, der sich entlang der Achse einer Drehwelle bewegt, um den Neigungswinkel einer Taumelscheibe zu ändern. Eine Steuerdruckkammer ist in dem Gehäuse ausgebildet. Wenn Steuergas zu der Steuerdruckkammer eingeleitet wird, wird der Druck im Inneren der Steuerdruckkammer geändert. Dadurch wird es möglich, dass der bewegliche Körper sich entlang der Achse der Drehwelle bewegt. Wenn der bewegliche Körper sich entlang der Achse der Drehwelle bewegt, bringt der bewegliche Körper auf einen mittleren Abschnitt der Taumelscheibe eine Kraft auf, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe ändert. Demgemäß wird die Neigung der Taumelscheibe geändert.
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In dem Aufbau, bei dem ein beweglicher Körper eine Kraft, die den Neigungswinkel einer Taumelscheibe ändert, auf einen mittleren Abschnitt der Taumelscheibe aufbringt, wie dies bei dem Kompressor der vorstehend beschriebenen Veröffentlichung der Fall ist, ist eine große Kraft zum Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe erforderlich. In dieser Hinsicht kann der Aufbau beispielsweise derart sein, dass ein beweglicher Körper eine Kraft, die den Neigungswinkel einer Taumelscheibe ändert, auf einen Umfangsabschnitt der Taumelscheibe aufbringt. In diesem Fall kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein beweglicher Körper eine Kraft zum Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe auf den mittleren Abschnitt der Taumelscheibe aufbringt, der Neigungswinkel durch eine geringe Kraft geändert werden. Dadurch wird die Strömungsrate des Steuergases reduziert, die zu einer Steuerdruckkammer eingeleitet werden muss, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe zu ändern.
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Jedoch bewirkt bei dem Aufbau, bei dem der bewegliche Körper eine Kraft zum Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe auf den Umfangsabschnitt der Taumelscheibe aufbringt, eine Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe, dass der bewegliche Körper ein Moment empfängt, das so wirkt, dass der bewegliche Körper sich im Hinblick auf die Bewegungsrichtung neigt. Wenn der bewegliche Körper sich im Hinblick auf die Bewegungsrichtung neigt, wird eine Kraft, die die Neigungsbewegung des beweglichen Körpers stützt, zwischen dem beweglichen Körper und der Drehwelle erzeugt, während der bewegliche Körper und die Drehwelle miteinander an zwei Kontaktpunkten an den entgegengesetzten Seiten der Drehwelle in Kontakt stehen. Die durch die Kraft bewirkte Reibung erzeugt eine Verdrehung zwischen dem beweglichen Körper und der Drehwelle. Die Verdrehung erhöht den Gleitwiderstand, was eine sanfte und glatte Bewegung des beweglichen Körpers entlang der Achse der Drehwelle behindert. Dies hemmt eine glatte und sanfte Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung zu schaffen, der dazu in der Lage ist, den Neigungswinkel der Taumelscheibe sanft zu ändern.
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Um die vorstehend aufgezeigte Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kompressor der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung geschaffen worden, der ein Gehäuse, eine Drehwelle, eine Taumelscheibe, einen Verbindungsmechanismus, einen Kolben, einen Umwandlungsmechanismus, einen Aktuator und einen Steuermechanismus aufweist. Das Gehäuse hat eine Saugkammer, eine Abgabekammer, eine Taumelscheibenkammer, die mit der Saugkammer in Kommunikation steht, und eine Zylinderbohrung. Die Drehwelle ist durch das Gehäuse drehbar gestützt und hat eine Drehachse. Die Taumelscheibe ist in der Taumelscheibenkammer durch die Drehung der Drehwelle drehbar. Der Verbindungsmechanismus ist zwischen der Drehwelle und der Taumelscheibe angeordnet und ermöglicht eine Änderung eines Neigungswinkels der Taumelscheibe in Bezug auf eine erste Richtung, die senkrecht zu der Drehachse der Drehwelle ist. Der Kolben ist in der Zylinderbohrung hin- und hergehend beweglich aufgenommen. Der Umwandlungsmechanismus bewirkt, dass durch die Drehung der Taumelscheibe der Kolben sich in der Zylinderbohrung um einen Hub hin- und hergehend bewegt, der dem Neigungswinkel der Taumelscheibe entspricht. Der Aktuator ist in der Taumelscheibenkammer angeordnet und dazu in der Lage, den Neigungswinkel zu ändern. Der Steuermechanismus steuert den Aktuator. Der Aktuator hat einen Teilungskörper, der an der Drehwelle vorgesehen ist, einen beweglichen Körper, der in der Taumelscheibe vorgesehene ist und entlang der Drehachse der Drehwelle beweglich ist, eine Steuerdruckkammer, die durch den Teilungskörper und beweglichen Körper definiert ist und den beweglichen Körper bewegt durch Einleiten eines Kühlmittels von der Abgabekammer, und ein Kupplungselement, das zwischen dem beweglichen Körper und der Taumelscheibe und radial außerhalb der Drehwelle der Taumelscheibe angeordnet ist. Der bewegliche Körper hat eine Führungsfläche, die das Kupplungselement führt und den Neigungswinkel der Taumelscheibe ändert, wenn der bewegliche Körper sich entlang der Drehachse der Drehwelle bewegt, und einen Gleitabschnitt, der an der Drehwelle oder dem Teilungskörper gleitet, wenn der bewegliche Körper sich entlang der Drehachse der Drehwelle bewegt. Unter Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Drehachse der Drehwelle erstreckt, und die senkrecht zu der ersten Richtung ist, hat die Führungsfläche eine gekrümmte Form, die derart aufgebaut ist, dass eine Normale der Führungsfläche und die Drehachse der Drehwelle sich in einer Zone, die durch den Gleitabschnitt umgeben ist, in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels schneiden.
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Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehend dargelegten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die in beispielartiger Weise die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung ist zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen unter Bezugnahme auf die nachstehend dargelegte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen am besten verständlich.
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1 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt eines Kompressors der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen einer Steuerdruckkammer, einer Druckeinstellkammer, einer Saugkammer und einer Abgabekammer.
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3 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt eines Kupplungsstiftes und seiner Umgebung.
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4 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt des Kompressors der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe minimal ist.
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5 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt eines Kupplungsstiftes und seiner Umgebung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt des Kupplungsstiftes und seiner Umgebung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5.
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7 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt eines Kupplungsstiftes und seiner Umgebung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein Kompressor der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. Der Kompressor der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung wird in einer Fahrzeugklimaanlage angewendet.
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Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Kompressor 10 der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung ein Gehäuse 11, das durch einen ersten Zylinderblock 12, der an der Vorderseite (erste Seite) angeordnet ist, und einen zweiten Zylinderblock 13 ausgebildet ist, der an der hinteren Seite (zweite Seite) angeordnet ist. Der erste und zweite Zylinderblock 12, 13 sind miteinander verbunden. Das Gehäuse 11 hat des Weiteren ein vorderes Gehäuseelement 14, das mit dem ersten Zylinderblock 12 verbunden ist, und ein hinteres Gehäuseelement 15, das mit dem zweiten Zylinderblock 13 verbunden ist.
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Eine erste Ventilplatte 16 ist zwischen dem vorderen Gehäuseelement 14 und dem ersten Zylinderblock 12 angeordnet. Des Weiteren ist eine zweite Ventilplatte 17 zwischen dem hinteren Gehäuseelement 15 und dem zweiten Zylinderblock 13 angeordnet.
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Eine Saugkammer 14a und eine Abgabekammer 14b sind zwischen dem vorderen Gehäuseelement 14 und der ersten Ventilplatte 16 definiert. Die Abgabekammer 14b ist radial außerhalb der Saugkammer 14a angeordnet. In ähnlicher Weise ist eine Saugkammer 15a und eine Abgabekammer 15b zwischen dem hinteren Gehäuseelement 15 und der zweiten Ventilplatte 17 definiert. Außerdem ist eine Druckeinstellkammer 15c in dem hinteren Gehäuseelement 15 ausgebildet. Die Druckeinstellkammer 15c ist an der Mitte des hinteren Gehäuseelementes 15 angeordnet, und die Saugkammer 15a ist radial außerhalb der Druckeinstellkammer 15c angeordnet. Die Abgabekammer 15b ist radial außerhalb der Saugkammer 15a angeordnet. Die Abgabekammern 14b, 15b sind miteinander durch einen (nicht gezeigten) Abgabekanal verbunden. Der Abgabekanal ist wiederum mit einem (nicht gezeigten) externen Kühlmittelkreislauf verbunden. Die Abgabekammern 14b, 15b sind Auslassdruckzonen.
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Die erste Ventilplatte 16 hat Saugöffnungen 16a, die mit der Saugkammer 14a verbunden sind, und Abgabeöffnungen 16b, die mit der Abgabekammer 14b verbunden sind. Die zweite Ventilplatte 17 hat Saugöffnungen 17a, die mit der Saugkammer 15a verbunden sind, und Abgabeöffnungen 17b, die mit der Abgabekammer 15b verbunden sind. Ein (nicht gezeigter) Saugventilmechanismus ist in jeder der Saugöffnungen 16a, 17a angeordnet. Ein (nicht gezeigter) Abgabeventilmechanismus ist in jeder der Abgabeöffnungen 16b, 17b angeordnet.
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Eine Drehwelle 21 ist in dem Gehäuse 11 drehbar gestützt. Ein Teil der Drehwelle 21 an der Vorderseite (erste Seite) erstreckt sich durch ein Wellenloch 12h, das so ausgebildet ist, dass es sich durch den ersten Zylinderblock 12 erstreckt. Genauer gesagt bezieht sich der vordere Teil der Drehwelle 21 auf einen Teil der Drehwelle 21, der an der ersten Seite in der Richtung entlang der Drehachse L der Drehwelle 21 angeordnet ist (die axiale Richtung der Drehwelle 21). Das vordere Ende der Drehwelle 21 ist in dem vorderen Gehäuseelement 14 angeordnet. Ein Teil der Drehwelle 21 an der hinteren Seite (zweite Seite) erstreckt sich durch ein Wellenloch 13h, das in dem zweiten Zylinderblock 13 ausgebildet ist. Genauer gesagt bezieht sich der hintere Teil der Drehwelle 21 auf einen Teil der Drehwelle 21, der an der zweiten Seite in der Richtung angeordnet ist, in der sich die Drehachse L der Drehwelle 21 erstreckt. Das hintere Ende der Drehwelle 21 ist in der Druckeinstellkammer 15c angeordnet.
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Der vordere Teil der Drehwelle 21 ist durch den ersten Zylinderblock 12 an dem Wellenloch 12h drehbar gestützt. Der hintere Teil der Drehwelle 21 ist durch den zweiten Zylinderblock 13 an dem Wellenloch 13h drehbar gestützt. Eine Abdichtvorrichtung 22 der Lippendichtungsart ist zwischen dem vorderen Gehäuseelement 14 und der Drehwelle 21 angeordnet. Das vordere Ende der Drehwelle 21 ist mit einer externen Antriebsquelle verbunden und wird durch diese angetrieben. Die externe Antriebsquelle ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, wobei die Verbindung durch einen (nicht gezeigten) Kraftübertragungsmechanismus bewerkstelligt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftübertragungsmechanismus PT ein kupplungsfreier Mechanismus, der konstant eine Kraft überträgt. Der Kraftübertragungsmechanismus ist beispielsweise eine Kombination aus einem Riemen und Riemenscheiben.
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In dem Gehäuse 11 definieren der erste Zylinderblock 12 und der zweite Zylinderblock 13 eine Taumelscheibenkammer 24. Eine Taumelscheibe 23 ist in der Taumelscheibenkammer 24 untergebracht. Die Taumelscheibe 23 empfängt eine Antriebskraft von der Drehwelle 21, um gedreht zu werden. Die Taumelscheibe 23 neigt sich außerdem entlang der Achse L der Drehwelle 21 in Bezug auf die Drehwelle 21. Die Taumelscheibe 23 hat ein Einführloch 23a, durch das sich die Drehwelle 21 erstreckt. Die Taumelscheibe 23 ist an der Drehwelle 21 angebaut, indem die Drehwelle 21 in das Einführloch 23a eingeführt ist.
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Der erste Zylinderblock 12 hat erste Zylinderbohrungen 12a (lediglich eine der ersten Zylinderbohrungen 12a ist in 1 gezeigt), die sich entlang der Achse des ersten Zylinderblocks 12 erstrecken und die um die Drehwelle 21 herum angeordnet sind. Jede erste Zylinderbohrung 12a ist mit der Saugkammer 14a über die entsprechende Saugöffnung 16a verbunden und ist mit der Abgabekammer 14b über die entsprechende Abgabeöffnung 16b verbunden. Der zweite Zylinderblock 13 hat zweite Zylinderbohrungen 13a (lediglich eine der zweiten Zylinderbohrungen 13a ist in 1 gezeigt), die sich entlang der Achse des zweiten Zylinderblocks 13 erstrecken und die um die Drehwelle 21 herum angeordnet sind. Jede zweite Zylinderbohrung 13a ist mit der Saugkammer 15a über die entsprechende Saugöffnung 17a verbunden und ist mit der Abgabekammer 15b über die entsprechende Abgabeöffnung 17b verbunden. Die ersten Zylinderbohrungen 12a und die zweiten Zylinderbohrungen 13a sind so angeordnet, dass sie Paare aus jeweils einem vorderen und einem hinteren Element bilden. Jedes Paar aus der ersten Zylinderbohrung 12a und der zweiten Zylinderbohrung 13a bringt einen Doppelkopfkolben 25 unter, während ermöglicht ist, dass der Kolben 25 sich in der nach vorn und nach hinten weisenden Richtung hin- und hergehend bewegt. Das heißt, der Kompressor 10 der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein Kompressor der Doppelkopfkolbentaumelscheibenart.
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Jeder Doppelkopfkolben 25 steht mit dem Umfang der Taumelscheibe 23 durch zwei Schuhe 26 in Eingriff. Die Schuhe 26 wandeln die Drehung der Taumelscheibe 23, die sich mit der Drehwelle 21 dreht, in eine lineare hin- und hergehend gerichtete Bewegung der Doppelkopfkolben 25 um. Somit fungieren die Paare der Schuhe 26 als ein Umwandlungsmechanismus, der die Doppelkopfkolben 25 in den Paaren der ersten Zylinderbohrungen 12a und der zweiten Zylinderbohrungen 13a hin- und hergehend bewegen lässt, wenn sich die Taumelscheibe 23 dreht. In jeder ersten Zylinderbohrung 12a ist eine erste Kompressionskammer 20a durch den Doppelkopfkolben 25 und die erste Ventilplatte 16 definiert. In jeder zweiten Zylinderbohrung 13a ist eine zweite Kompressionskammer 20b durch den Doppelkopfkolben 25 und die zweite Ventilplatte 17 definiert.
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Der erste Zylinderblock 12 hat ein erstes Loch 12b mit einem großen Durchmesser, das zu dem Wellenloch 12h fortlaufend ist und einen größeren Durchmesser als das Wellenloch 12h hat. Das erste Loch 12b mit einem großen Durchmesser steht mit der Taumelscheibenkammer 24 in Kommunikation. Die Taumelscheibenkammer 24 und die Saugkammer 14a sind miteinander durch einen Saugkanal 12c verbunden, der sich durch den ersten Zylinderblock 12 und die erste Ventilplatte 16 erstreckt.
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Der zweite Zylinderblock 13 hat ein zweites mit einem großen Durchmesser versehenes Loch 13b, das zu dem Wellenloch 13h fortlaufend ist und einen größeren Durchmesser als das Wellenloch 13h hat. Das zweite mit einem großen Durchmesser versehene Loch 13b steht mit der Taumelscheibenkammer 24 in Kommunikation. Die Taumelscheibenkammer 24 und die Saugkammer 15h sind miteinander durch einen Saugkanal 13c verbunden, der sich durch den zweiten Zylinderblock 13 und die zweite Ventilplatte 17 erstreckt.
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Ein Saugeinlass 13s ist in der Umfangswand des zweiten Zylinderblocks 13 ausgebildet. Der Saugeinlass 13s ist mit dem externen Kühlmittelkreislauf verbunden. Ein Kühlmittelgas wird in die Taumelscheibenkammer 24 von dem externen Kühlmittelkreislauf über den Saugeinlass 13s eingesaugt und wird dann in die Saugkammern 14a, 15a über die Saugkanäle 12c, 13c eingesaugt. Die Saugkammern 14a, 15a und die Taumelscheibenkammer 24 sind daher in einer Saugdruckzone. Der Druck in den Saugkammern 14a, 15a und der Druck in der Taumelscheibenkammer 24 sind im Wesentlichen zueinander gleich.
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Die Drehwelle 21 hat einen ringartigen Flanschabschnitt 21f, der sich in der radialen Richtung erstreckt. Der Flanschabschnitt 21f ist in dem ersten mit einem großen Durchmesser versehenen Loch 12b angeordnet. In Bezug auf die axiale Richtung der Drehwelle 21 ist ein erstes Axiallager (Stoßlager) 27a zwischen dem Flanschabschnitt 21f und dem ersten Zylinderblock 12 angeordnet. Ein zylindrisches Stützelement 39 sitzt im Presssitz an einem hinteren Abschnitt der Drehwelle 21. Das Stützelement 39 hat einen ringartigen Flanschabschnitt 39f, der sich in der radialen Richtung erstreckt. Der Flanschabschnitt 39f ist in dem zweiten mit einem großen Durchmesser versehenen Loch 13b angeordnet. In Bezug auf die axiale Richtung der Drehwelle 21 ist ein zweites Axiallager (Stoßlager) 27b zwischen dem Flanschabschnitt 39f und dem zweiten Zylinderblock 13 angeordnet.
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In der Taumelscheibenkammer 24 ist ein Aktuator 30 untergebracht, der dazu in der Lage ist, den Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 zu ändern. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 ist in Bezug auf eine erste Richtung (die vertikale Richtung unter Betrachtung in 1) änderbar, die senkrecht zu der Drehachse L der Drehwelle 21 ist. Der Aktuator 30 ist an der Drehwelle 21 und zwischen dem Flanschabschnitt 21f und der Taumelscheibe 23 angeordnet. Der Aktuator 30 hat einen ringartigen Teilungskörper 31, der sich einstückig mit der Drehwelle 21 dreht. Der Aktuator 30 hat außerdem einen zylindrischen beweglichen Körper 32, der ein geschlossenes Ende hat.
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Der bewegliche Körper 32 ist durch einen ringartigen Bodenabschnitt 32a und einen zylindrischen Abschnitt 32b ausgebildet. Ein Durchgangsloch 32e ist in dem Bodenabschnitt 32a ausgebildet, um die Drehwelle 21 aufzunehmen. Der zylindrische Abschnitt 32b erstreckt sich entlang der Achse der Drehwelle 21 von dem Umfangsrand des Bodenabschnittes 32a. Die Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 32b ist entlang der Außenumfangsfläche des Teilungskörpers 31 gleitfähig. Dies ermöglicht es, dass der bewegliche Körper 32 sich einstückig mit der Drehwelle 21 über (via) den Teilungskörper 31 dreht. Der Zwischenraum zwischen der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 32b und der Außenumfangsfläche des Teilungskörpers 31 ist durch ein Dichtelement 33 abgedichtet. Der Zwischenraum zwischen dem Durchgangsloch 32e und der Drehwelle 21 ist durch ein Dichtelement 34 abgedichtet. Der Aktuator 30 hat eine Steuerdruckkammer 35, die durch den Teilungskörper 31 und den beweglichen Körper 32 definiert ist.
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Ein erster Welleninnenkanal 21a ist in der Drehwelle 21 ausgebildet. Der erste Welleninnenkanal 21a erstreckt sich entlang der Achse L der Drehwelle 21. Das hintere Ende des ersten Welleninnenkanals 21 ist zu dem Innenraum der Druckeinstellkammer 15c offen. Ein zweiter Welleninnenkanal 21b ist in der Drehwelle 21 ausgebildet. Der zweite Welleninnenkanal 21b erstreckt sich in der radialen Richtung der Drehwelle 21. Ein Ende des zweiten Welleninnenkanals 21b steht mit dem ersten Welleninnenkanal 21a in Kommunikation. Das andere Ende des zweiten Welleninnenkanals 21b ist zu dem Innenraum der Steuerdruckkammer 35 offen. Demgemäß sind die Steuerdruckkammer 35 und die Druckeinstellkammer 15c miteinander durch den ersten Welleninnenkanal 21a und den zweiten Welleninnenkanal 21b verbunden.
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Wie dies in 2 gezeigt ist, sind die Druckeinstellkammer 15c und die Saugkammer 15a miteinander durch den Ablaufkanal 36 verbunden. Der Ablaufkanal 36 hat eine Blende 36a. Die Blende 36a schränkt die Strömungsrate des in dem Ablaufkanals 36 strömenden Kühlmittelgases ein. Die Druckeinstellkammer 15c und die Abgabekammer 15b sind miteinander durch einen Lieferkanal 37 verbunden. Ein elektromagnetisches Steuerventil 37s, das als ein Steuermechanismus zum Steuern des Aktuators 30 dient, ist in dem Lieferkanal 37 angeordnet. Das Steuerventil 37s ist dazu in der Lage, den Öffnungsgrad des Lieferkanals 37 auf der Basis des Drucks in der Saugkammer 15a einzustellen. Das Steuerventil 37s stellt die Strömungsrate des in dem Lieferkanals 37 strömenden Kühlmittelgases ein.
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Kühlmittelgas wird zu der Steuerdruckkammer 35 von der Abgabekammer 15b über den Lieferkanal 37, die Druckeinstellkammer 15c, den ersten Welleninnenkanal 21 und den zweiten Welleninnenkanal 21b eingeleitet. Außerdem wird Kühlmittelgas von der Steuerdruckkammer 35 zu der Saugkammer 15a über den zweiten Welleninnenkanal 21b, den ersten Welleninnenkanal 21a, die Druckeinstellkammer 15c und den Ablaufkanal 36 abgegeben. Demgemäß wird der Druck im Inneren der Steuerdruckkammer geändert. Die Druckdifferenz zwischen der Steuerdruckkammer 35 und der Taumelschreibenkammer 24 bewirkt, dass der bewegliche Körper 32 sich entlang der Achse der Drehwelle 21 in Bezug auf den Teilungskörper 31 bewegt. Das in die Steuerdruckkammer 35 eingeleitete Kühlmittelgas dient als ein Steuergas zum Steuern der Bewegung des beweglichen Körpers 32.
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In der Taumelscheibenkammer 24 ist ein Ösenarm 40 zwischen der Taumelscheibe 23 und dem Flanschabschnitt 39f vorgesehen. Der Ösenarm 40 dient als ein Verbindungsmechanismus, der eine Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 ermöglicht. Der Ösenarm 40 hat im Wesentlichen die Form eines L und erstreckt sich vertikal unter Betrachtung in 1. Der Ösenarm 40 hat einen Gewichtsabschnitt 40w, der an einem Ende (an dem oberen Ende) ausgebildet ist. Der Gewichtsabschnitt 40w tritt durch eine Nut 23b der Taumelscheibe 23, die sich an einer Position an der Vorderseite der Taumelscheibe 23 befindet.
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Der obere Abschnitt des Ösenarms 40 ist mit dem oberen Abschnitt (unter Betrachtung von 1) der Taumelscheibe 23 durch einen säulenartigen ersten Stift 41 gekuppelt, der sich über die Nut 23b erstreckt. Dieser Aufbau ermöglicht, dass der obere Abschnitt des Ösenarms 40 durch die Taumelscheibe 23 derart gestützt ist, dass der obere Abschnitt des Ösenarms 40 sich um eine erste Drehachse M1 drehen kann, die mit der Achse des ersten Stifts 41 übereinstimmt. Ein unterer Abschnitt des Ösenarms 40 ist mit dem Stützelement 39 durch einen zweiten säulenartigen Stifts 42 gekuppelt. Dieser Aufbau ermöglicht, dass der untere Abschnitt des Ösenarms 40 durch das Stützelement 39 derart gestützt wird, dass der untere Abschnitt des Ösenarms 40 um eine zweite Drehachse M2 drehen kann, die mit der Achse des zweiten Stiftes 42 übereinstimmt.
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Ein Kupplungsabschnitt 32c ist an dem distalen Ende des zylindrischen Abschnittes 32b des beweglichen Körpers 32 ausgebildet. Der Kupplungsabschnitt 32c ragt zu der Taumelscheibe 23 hin vor. Der Kupplungsabschnitt 32c hat ein längliches Einführloch 32h zum Aufnehmen eines säulenartigen Kupplungsstiftes 43. Der Kupplungsstift 43, der als ein Kupplungselement dient, ist an der Taumelscheibe 23 einer Position radial außerhalb der Drehwelle 21, d.h. an der unteren Seite unter Betrachtung in 1 angeordnet. Der Kupplungsstift 43 sitzt im Presssitz an dem unteren Abschnitt der Taumelscheibe 23. Der Kupplungsstift 43 kuppelt den Kupplungsabschnitt 32c mit dem unteren Teil der Taumelscheibe 23.
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Wie dies in 3 gezeigt ist, hat das Einführloch 32h eine Führungsfläche 44. Die Führungsfläche 44 führt den Kupplungsstift 43 und ändert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 23, wenn sich der bewegliche Körper 32 entlang der Achse der Drehwelle 21 bewegt. Die Führungsfläche 44 ist an der Seite des Einführlochs 32h angeordnet, die in Bezug auf den beweglichen Körper 32 entgegengesetzt ist. Die Führungsfläche 44 hat einen gekrümmten Abschnitt 44a, der als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist. Der gekrümmte Abschnitt 44a hat eine Form eines einzelnen Bogens, die einem gedachten Kreis R1 entspricht, dessen Mitte an der Drehachse L der Drehwelle 21 angeordnet ist. Das heißt der gekrümmte Abschnitt 44a ist ein Teil des gedachten Kreises R1.
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Der bewegliche Körper 32 hat einen Gleitabschnitt 32s, der entlang der Drehwelle 21 gleitet, wenn sich der bewegliche Körper 32 entlang der Achse der Drehwelle 21 bewegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Gleitabschnitt 21s die Innenumfangsfläche des Durchgangsloch 32e und erstreckt sich entlang der Achse der Drehwelle 21.
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Der Punkt, an dem eine Normale L1 des gekrümmten Abschnittes 44a die Drehachse L der Drehwelle 21 schneidet, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe sich ändert, ist als ein Schnittpunkt P1 definiert. Die Kraft, die auf den beweglichen Körper 32 durch den Kupplungsstift 43 in dem gekrümmten Abschnitt 44a aufgebracht wird, ist durch F1 repräsentiert. Es wird angenommen, dass der Aktuator 30 in der Richtung betrachtet wird, die senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Drehachse L der Drehwelle 21 erstreckt, und die senkrecht zu der ersten Richtung ist. Das heißt es wird angenommen, dass der Aktuator 30 in einer Richtung betrachtet wird, die senkrecht zu der Ansicht von 3 ist. In diesem Fall ist der Schnittpunkt P1 in einer Zone Z1 angeordnet, die durch den Gleitabschnitt 32s in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 umgeben ist. Das heißt der gekrümmte Abschnitt 44a hat eine Form eines einzelnen Bogens, der dem gedachten Kreis R1 entspricht, dessen Mitte mit dem Schnittpunkt P1 übereinstimmt. Die Zone Z1 ist durch den Gleitabschnitt 32s in der axialen Richtung der Drehwelle 21 umgeben und ist ein gepunkteter Bereich in 3.
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In dem Kompressor 10 der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung, der den vorstehend beschrieben Aufbau hat, reduziert eine Verringerung des Öffnungsgrades des Steuerventils 37s die Strömungsrate des Kühlmittelgases, das zu der Steuerdruckkammer 35 von der Abgabe 15b über den Lieferkanal 37, die Druckeinstellkammer 15c den ersten Welleninnenkanal 21 und den zweiten Welleninnenkanal 21b geliefert wird. Da das Kühlmittelgas zu der Saugkammer 15a von der Steuerdruckkammer 35 über den zweiten Welleninnenkanal 21b, den ersten Welleninnenkanal 21a, die Druckeinstellkammer 15c und den Ablaufkanal 36 geliefert wird, sind der Druck in der Steuerdruckkammer 35 und der Druck in der Saugkammer 15a im Wesentlichen ausgeglichen (d.h. gleich). Da die Druckdifferenz zwischen der Steuerdruckkammer 35 und der Taumelscheibenkammer 24 reduziert ist, bewirkt die Kompressionsreaktionskraft, die an der Taumelscheibe 23 wirkt, dass die Taumelscheibe 23 den beweglichen Körper 32 über (via) den Kupplungsstift 43 zieht. Dadurch wird der bewegliche Körper 32 derart bewegt, dass der Bodenabschnitt 32a des beweglichen Körpers 32 sich dem Teilungskörper 31 nähert.
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Wenn der bewegliche Körper 32 derart bewegt wird, dass der Bodenabschnitt 32a des beweglichen Körpers 32 sich dem Teilungskörper 31 nähert, wie dies in 4 gezeigt ist, gleitet der Kupplungsstift 43 im Inneren des Einführlochs 32h. Gleichzeitig dreht sich die Taumelscheibe 23 um die erste Drehachse M1. Wenn die Taumelscheibe 23 sich um die erste Drehachse M1 dreht, dreht sich der Ösenarm 40 um die zweite Drehachse M2. Der Ösenarm 40 nähert sich somit dem Flanschabschnitt 39f. Dadurch wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 verringert und der Hub der Doppelkopfkolben 25 wird somit verringert. Demgemäß nimmt die Verdrängung ab.
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Die Erhöhung des Öffnungsgrades des Steuerventils 37s erhöht die Strömungsrate des Kühlmittelgases, das zu der Steuerdruckkammer 35 von der Abgabekammer 15b über den Lieferkanal 37, die Druckeinstellkammer 15c, den ersten Welleninnenkanal 21a und den zweiten Welleninnenkanal 21b geliefert wird. Dadurch wird der Druck in der Steuerdruckkammer 35 zu dem Druck in der Abgabekammer 15b im Wesentlichen gleich gestaltet. Somit bewirkt eine Erhöhung der Druckdifferenz zwischen der Steuerdruckkammer 35 und der Taumelscheibenkammer 24, dass der bewegliche Körper 32 die Taumelscheine 23 über (via) den Kupplungsstift 43 zieht. Dadurch wird der Bodenabschnitt 32 des beweglichen Körpers 32 von dem Teilungskörper 31 wegbewegt.
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Wenn der bewegliche Körper 32 derart bewegt wird, dass der Bodenabschnitt 32a des beweglichen Körpers 32 sich von dem Teilungskörper 31 weg trennt (wegbewegt), wie dies in 1 gezeigt ist, gleitet der Kupplungsstift 43 im Inneren des Einführlochs 32h. Dadurch wird bewirkt, dass die Taumelscheibe 23 sich um die erste Drehachse M1 in der Richtung dreht, die zu der Drehrichtung zum Verringern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 entgegengesetzt ist. Wenn die Taumelscheibe 23 sich um die erste Drehachse M1 in einer Richtung dreht, die entgegengesetzt zu der Richtung der Verringerung des Neigungswinkels ist, dreht sich der Ösenarm 40 um die zweite Drehachse M2 in einer Richtung, die zu der Drehrichtung zum Verringern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 entgegengesetzt ist. Der Ösenarm 40 bewegt sich somit von dem Flanschabschnitt 39f weg. Dadurch wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 erhöht und somit der Hub der Doppelkopfkolben 25 erhöht. Demgemäß nimmt die Verdrängung zu.
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Der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist der Schnittpunkt P1 in einer Zone Z1 angeordnet, die durch den Gleitabschnitt 32s in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 in der axialen Richtung der Drehwelle 21 umgeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird eine resultierende Kraft F3 an einer vertikalen Linie L2 erzeugt, die den Schnittpunkt P1 enthält. Die resultierende Kraft F3 wird erlangt, indem eine Kraft F1, die auf dem beweglichen Körper 32 durch den Kupplungsstift 43 in dem gekrümmten Abschnitt 44 aufgebracht wird, und eine Kraft F2 kombiniert werden, die durch den Druck in der Steuerdruckkammer 35 erzeugt wird, um den beweglichen Körper 32 in der axialen Richtung der Drehwelle 21 zu bewegen. Die vertikale Linie L2 erstreckt sich in der ersten Richtung. Eine Kraft F4, die in der entgegengesetzten Richtung gerichtet ist und sich mit der resultierenden Kraft F3 ausgleicht, wird außerdem an der vertikalen Linie L2 erzeugt. Als ein Ergebnis werden sämtliche Kräfte, die an dem beweglichen Körper 32 wirken, auf der vertikalen Linie erzeugt, die den Schnittpunkt P1 hat, und gleichen einander aus. Daher empfängt der bewegliche Körper 32 in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels kein Moment, das so wirkt, dass es den beweglichen Körper 32 in Bezug auf die Bewegungsrichtung neigt. Somit wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 sanft geändert.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel sieht die folgenden Vorteile vor.
- (1) Es wird angenommen, dass der Aktuator 30 in der Richtung betrachtet wird, die senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Drehachse L der Drehwelle 21 erstreckt, und die senkrecht zu der ersten Richtung ist. In diesem Fall hat der gekrümmte Abschnitt 44a eine gekrümmte Form, die so festgelegt ist, dass in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 die Normale L1 des gekrümmten Abschnitts 44a und die Drehachse L der Drehwelle 21 sich in der Zone Z1 schneiden, die durch den Gleitabschnitt 32s umgeben ist.
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Gemäß diesem Aufbau ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 sich ändert, der Schnittpunkt P1 der Normalen L1 des gekrümmten Abschnittes 44a und der Drehachse L der Drehwelle 21 in der Zone Z1 angeordnet, die durch den Gleitabschnitt 32s in der axialen Richtung der Drehwelle 21 umgeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Kraft F1 entlang der Normalen L1 und an den beweglichen Körper 32 von dem Kupplungsstift 43 in dem gekrümmten Abschnitt 44a. Die Kraft F2 wird durch den Druck in der Steuerdruckkammer 35 erzeugt und wirkt an dem beweglichen Körper 32, um den beweglichen Körper 32 in der axialen Richtung der Drehwelle 21 zu bewegen. Die resultierende Kraft F3 aus der Kraft F1 und der Kraft F2 wird an der vertikalen Linie L2 erzeugt, die den Schnittpunkt P1 umfasst. Eine Kraft F4, die in der entgegengesetzten Richtung zu der resultierenden Kraft F3 ist und mit dieser im Gleichgewicht steht (diese ausgleicht), wird ebenfalls auf der vertikalen Linie L2 erzeugt.
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Als ein Ergebnis werden sämtliche Kräfte, die an dem beweglichen Körper 32 wirken, an der vertikalen Linie erzeugt, die den Schnittpunkt P1 umfasst, und gleichen einander aus. Daher empfängt in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe der bewegliche Körper 32 kein Moment, das so wirkt, dass der bewegliche Körper 32 in Bezug auf die Bewegungsrichtung geneigt wird. Daher wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 sanft geändert.
- (2) Der gekrümmte Abschnitt 44a hat eine Form eines einzelnen Bogens, dessen Mitte der Schnittpunkt P1 ist, der ein vorbestimmter Punkt auf der Drehachse L der Drehwelle 21 ist. Das heißt, zum Verringern des Momentes, das so wirkt, dass es den beweglichen Körper in Bezug auf die Bewegungsrichtung neigt, ist es einfach ausreichend, den gekrümmten Abschnitt 44a so zu gestalten, dass er die Form eines einzelnen Bogens hat, dessen Mitte mit dem Schnittpunkt P1 übereinstimmt, der auf der Drehachse L1 der Drehwelle 21 angeordnet ist. Dadurch wird die Produktivität verbessert.
- (3) Anders als bei einem Kompressor der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung, der Einzelkopfkolben hat, kann der Kompressor der Taumelscheibenart mit Doppelkopfkolben, der die Doppelkopfkolben 25 hat, die Taumelscheibenkammer 24 nicht als Steuerdruckkammer zum Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 nutzen. Somit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 geändert, indem der Druck in der Steuerdruckkammer 35 geändert wird, die durch den beweglichen Körper 32 definiert wird. Da die Steuerdruckkammer 35 ein kleiner Raum im Vergleich zu der Taumelscheibenkammer 24 ist, muss lediglich eine geringe Menge an Kühlmittelgas zu der Steuerdruckkammer 35 eingeleitet werden. Dies verbessert das Ansprechen bei der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23. Da das vorliegende Ausführungsbeispiel ermöglicht, dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 sich sanft ändert, nimmt die Menge an zu dem Innenraum der Steuerdruckkammer 35 eingeleitetem Kühlmittelgas nicht unnötig zu.
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Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
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Wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, kann eine Führungsfläche 44a einen konvexen Abschnitt 441A, der sich zu der Zone Z1 ausbaucht, die durch den Gleitabschnitt 32s umgeben ist, und einen konkaven Abschnitt 442A ausweisen, der sich von der Zone Z1 weg erstreckt. Der konvexe Abschnitt 441A hat eine gekrümmte Form, die einem gedachten Kreis R2 entspricht, der sich von dem gedachten Kreis R1 unterscheidet. Der konkave Abschnitt 442A hat eine Form eines Bogens, der dem gedachten Kreis R1 entspricht, dessen Mitte mit dem Schnittpunkt P1 übereinstimmt. Der konvexe Abschnitt 441A und der konkave Abschnitt 442A sind zueinander fortlaufend.
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Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 zunimmt, wird der Kupplungsstift 40 durch den konvexen Abschnitt 441A geführt. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 abnimmt, wird der Kupplungsstift 43 durch den konkaven Abschnitt 442A geführt. In diesem Aufbau kann, wenn sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 ändert, die Größe und die Richtung der Kraft F1, die an dem beweglichen Körper 32 von dem Kupplungsstift 43 wirkt, eingestellt werden. Somit kann zum sanften Bewegen des beweglichen Körpers 32 die Kraft, die an dem beweglichen Körper 32 wirkt, bei jedem erwünschten Neigungswinkel abgestimmt werden.
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Wie dies in 7 gezeigt ist, kann der gekrümmte Abschnitt 44a derart aufgebaut sein, dass der Schnittpunkt P1 in einer Zone Z2 angeordnet ist, die durch den Gleitabschnitt 32S umgeben ist, der an dem Teilungskörper 31 gleitet, wenn der bewegliche Körper 32 sich in der axialen Richtung der Drehwelle 21 bewegt.
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Anstelle des Einführlochs 32h kann der Kupplungsabschnitt 32c eine Nut haben, in die der Kupplungsstift 43 eingeführt werden kann.
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Der Kupplungsstift 43 kann an dem unteren Abschnitt der Taumelscheibe 23 mit Schrauben fixiert sein.
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Der Kupplungsstift 43 muss nicht unbedingt an dem unteren Abschnitt der Taumelscheibe 23 fixiert sein, sondern kann in ein Einführloch, das in dem unteren Abschnitt der Taumelscheibe 23 ausgebildet ist, eingeführt werden und darin gleitfähig gehalten werden.
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Eine Blende kann in dem Lieferkanal 37 ausgebildet sein, der die Druckeinstellkammer 15c und die Abgabekammer 15d miteinander verbindet, und ein elektromagnetisches Steuerventil 37s kann an dem Ablaufkanal 26 vorgesehen sein, der die Druckeinstellkammer 15c und die Saugkammer 15a miteinander verbindet.
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Der Kompressor 10 der Taumelscheibenart mit variabler Verdrängung ist ein Taumelscheibenkompressor der Doppelkopfart, der die Doppelkopfkolben 25 aufweist, jedoch kann er ein Taumelscheibenkompressor der Einzelkopfart sein, der Einzelkopfkolben hat.
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Die Antriebskraft kann von einer externen Antriebswelle über eine Kupplung erhalten werden.
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Daher sind die vorliegenden Ausführungsbeispiele und Beispiele als Veranschaulichung zu erachten und bilden keine Einschränkung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hierbei dargelegten Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
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Der Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung hat eine Drehwelle, eine Taumelscheibe und einen Aktuator. Der Aktuator hat einen Teilungskörper, einen beweglichen Körper und ein Kupplungselement, das radial außerhalb der Drehwelle der Taumelscheibe angeordnet ist. Der bewegliche Körper hat eine Führungsfläche zum Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe und einen Gleitabschnitt, der an der Drehwelle oder dem Teilungskörper gleitet. Unter Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu einer Richtung ist, in der sich die Drehachse der Drehwelle erstreckt, und die senkrecht zu einer ersten Richtung ist, hat die Führungsfläche eine gekrümmte Form, die so aufgebaut ist, dass eine Normale der Führungsfläche und die Drehachse der Drehwelle sich in einer Zone schneiden, die durch den Gleitabschnitt umgeben ist, in dem gesamten Bereich der Änderung des Neigungswinkels.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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