DE102016102632A1

DE102016102632A1 - Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge

Info

Publication number: DE102016102632A1
Application number: DE102016102632.8A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Suzuki; Tetsuhiko Fukanuma; Yuji Hashimoto; Toru Onishi
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2016-09-22
Also published as: JP6264312B2; JP2016176393A

Abstract

Durch eine Axialkraft, die beim Verschrauben eines Außengewindes mit einem Innengewinde entsteht, wird eine Metalldichtung zwischen einer ersten Fläche und einem Flansch gehalten. Dadurch wird eine Aufnahme eines hinteren Gehäuses gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses fest abgedichtet. Dementsprechend durchdringt das Kältemittel den Metallring selbst dann nicht, wenn ein hochgradig durchdringendes Gas wie zum Beispiel Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird. Infolgedessen ist die Aufnahme des hinteren Gehäuses gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses abgedichtet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge.
Ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge weist ein Gehäuse, eine am Gehäuse drehbar gelagerte Drehwelle und eine Taumelscheibe auf, die durch eine Antriebskraft von der Drehwelle in Drehung versetzt wird. Des Weiteren umfasst der Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge einen Entlüftungsdurchlass, der sich von einer Steuerdruckkammer zu einem Ansaugdruckbereich erstreckt, und einen Gaszuführdurchlass, der von einem Ausstoßdruckbereich zur Steuerdruckkammer verläuft. In dem Kompressor steuert ein Steuerventil den Druck der Steuerdruckkammer, um den Neigungswinkel einer Taumelscheibe relativ zu einer Ebene zu verändern, die senkrecht zur Achse der Drehwelle liegt. An die Taumelscheibe sind Kolben angeschlossen, die mit einem Hub hin- und herbewegt werden, der dem Neigungswinkel der Taumelscheibe entspricht. Infolgedessen wird über eine Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe die Fördermenge des Kompressors verändert.
In der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung mit der Nr. 2000-205121 ist ein Beispiel eines Kompressors mit einem Gehäuse beschrieben, das mit einer Aufnahmekammer versehen ist, in der ein Steuerventil aufgenommen ist. Das Steuerventil wird mit dem Gehäuse verbunden, indem das Steuerventil von außen in die Aufnahmekammer eingesetzt wird. Ein Halteteil wie zum Beispiel ein Sicherungsring wird mit dem Steuerventil verbunden, um ein Ablösen des Steuerventils von der Aufnahmekammer zu unterbinden.
Die Aufnahmekammer des Gehäuses befindet sich in einer Kältemittelatmosphäre. Folglich muss eine Aufnahme des Gehäuses, in der das Steuerventil aufgenommen ist, gegenüber der Außenumgebung des Gehäuses abgedichtet sein. Die Abdichtung kann durch Anbringung eines aus Gummi bestehenden O-Rings an der Außenfläche eines Ventilgehäuses des Steuerventils erzielt werden. Wenn jedoch ein hochgradig durchdringendes Gas wie etwa Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird, kann das Kältemittel den O-Ring durchdringen und über die Aufnahme aus dem Gehäuse entweichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge bereitzustellen, der eine Aufnahme eines Gehäuses, in der das Steuerventil aufgenommen ist, gegenüber der Außenumgebung des Gehäuses abdichtet.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge bereitgestellt, aufweisend ein Gehäuse, das einen Zylinderblock mit mehreren Zylinderbohrungen umfasst, eine Drehwelle, die am Gehäuse drehbar gelagert ist, eine Taumelscheibe, die durch eine Antriebskraft von der Drehwelle in Drehung versetzt wird, einen Kolben, der in einer jeweiligen der Zylinderbohrungen so aufgenommen ist, dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens ermöglicht ist, eine Steuerdruckkammer, die einen Neigungswinkel der Taumelscheibe relativ zu einer Ebene ändert, die senkrecht zu einer Achse der Drehwelle liegt, ein Steuerventil, das den Druck der Steuerdruckkammer steuert, und eine im Gehäuse gebildete Aufnahme, um zumindest einen Teil des Steuerventils aufzunehmen. Das Steuerventil steuert den Druck der Steuerdruckkammer, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe zu ändern und die Kolben mit einem Hub hin und her zu bewegen, der dem Neigungswinkel der Taumelscheibe entspricht. Die Aufnahme des Gehäuses weist ein Innengewinde auf. Das Steuerventil weist ein Ventilgehäuse auf. Das Ventilgehäuse weist ein Außengewinde auf, das mit dem Innengewinde verschraubt ist. Eine Metalldichtung ist zwischen dem Gehäuse und dem Ventilgehäuse angeordnet, um die Aufnahme des Gehäuses gegenüber der Außenumgebung des Gehäuses abzudichten. Die Metalldichtung ist zwischen dem Gehäuse und dem Ventilgehäuse durch eine Axialkraft gehalten, die entsteht, wenn das Außengewinde mit dem Innengewinde verschraubt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittansicht, in der ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
2 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht, die ein Steuerventil des Taumelscheibenkompressors mit variabler Fördermenge zeigt;
3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht, die das Steuerventil zeigt, wenn der Neigungswinkel einer Taumelscheibe seinen Höchstwert hat;
4 ist eine Draufsicht, in der das Ende eines Rohrs gezeigt ist;
5 ist eine Draufsicht, in der das Ende eines Rohrs in einer weiteren Ausführungsform gezeigt ist; und
6 ist eine Draufsicht, die das Ende eines Rohrs in einer anderen Ausführungsform zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN
Es wird nun mit Bezugnahme auf die 1 bis 4 eine Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Fördermenge beschrieben. Der Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge ist in ein Fahrzeug eingebaut und zur Verwendung mit einer Fahrzeugklimaanlage eingerichtet.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Taumelscheibenkompressor 10 mit variabler Fördermenge ein Gehäuse 11 auf. Das Gehäuse 11 umfasst einen Zylinderblock 12, ein vorderes Gehäuse 13, das an eine Stirnfläche des Zylinderblocks 12 angeschlossen ist, und ein hinteres Gehäuse 15, das über einen Ventilöffnungs-Bildungskörper 14 an die andere Stirnfläche des Zylinderblocks 12 angeschlossen ist. Ein vom Zylinderblock 12 und dem vorderen Gehäuse 13 umschlossener Hohlraum im Gehäuse 11 bildet eine Kurbelkammer 16. Eine Drehwelle 17 ist durch den Zylinderblock 12 und das vordere Gehäuse 13 drehbar gelagert. In der Kurbelkammer 16 ist eine Laschenplatte 18 aufgenommen. Die Laschenplatte 18 ist mit der Drehwelle 17 verbunden und dreht sich einstückig mit dieser.
Die Drehwelle 17 weist ein Ende auf, das aus dem Gehäuse 11 ragt. Ein Leistungsübertragungsmechanismus PT verbindet das Ende mit einem Fahrzeugmotor E, der als externe Antriebsquelle dient. Der Leistungsübertragungsmechanismus PT ist zum Beispiel ein kupplungsloser Mechanismus in Konstantübertragungsbauart, der durch die Kombination eines Riemens und einer Riemenscheibe gebildet ist.
Die Kurbelkammer 16 nimmt eine Taumelscheibe 19 auf, die durch eine Antriebskraft von der Drehwelle 17 in Drehung versetzt wird. Die Taumelscheibe 19 ist durch die Umfangsfläche der Drehwelle 17 gelagert. Die Taumelscheibe 19 ist in der Neigung relativ zu einer Ebene verstellbar, die senkrecht zur Achse L der Drehwelle 17 liegt. Des Weiteren ist die Taumelscheibe 19 entlang der Achse L der Drehwelle 17 verschiebbar. Eine Vorspannfeder 20 befindet sich zwischen der Laschenplatte 18 und der Taumelscheibe 19, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 19 zu verkleinern. Darüber hinaus ist ein Gelenkmechanismus 21 zwischen der Laschenplatte 18 und der Taumelscheibe 19 angeordnet. Die Taumelscheibe 19, die die Vorspannkraft der Vorspannfeder 20 aufnimmt, ist über den Gelenkmechanismus 21 mit der Laschenplatte 18 verbunden und an der Drehwelle 17 gelagert. Infolgedessen ist die Taumelscheibe 19 synchron mit der Laschenplatte 18 und der Drehwelle 17 drehbar und in der Neigung einstellbar, während sie relativ zur Drehwelle 17 bewegt wird.
Der Zylinderblock 12 weist Zylinderbohrungen 12a auf, die um die Drehwelle 17 herum angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen 12a erstrecken sich durch den Zylinderblock 12 in axialer Richtung. In jeder Zylinderbohrung 12a ist ein Kolben 22 so aufgenommen, dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 22 möglich ist. Jede Zylinderbohrung 12a weist zwei offene Enden auf, wobei eines durch den Ventilöffnungs-Bildungskörper 14 und das andere durch den Kolben 22 verschlossen ist. In jeder Zylinderbohrung 12a ist eine Kompressionskammer 23 gebildet. Das Volumen der Kompressionskammer 23 ändert sich entsprechend der Hin- und Herbewegung des Kolbens 22. Über ein Paar Gleitstücke 24 ist der Kolben mit dem Randabschnitt der Taumelscheibe 19 verbunden. Die Gleitstücke 24 verwandeln eine Drehung der Taumelscheibe 19, die sich zusammen mit der Drehwelle 17 dreht, in eine lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens 22.
Eine ringförmige Ausstoßkammer 25 ist zwischen dem hinteren Gehäuse 15 und dem Ventilöffnungs-Bildungskörper 14 angeordnet. Eine Ansaugkammer 26 befindet sich auf der radial inneren Seite der Ausstoßkammer 25. Der Ventilöffnungs-Bildungskörper 14 weist Ausstoßöffnungen 25h auf, die in Verbindung mit der Ausstoßkammer 25 sind, und Ausstoßventile 25v, welche die entsprechenden Ausstoßöffnungen 25h öffnen und schließen. Des Weiteren weist der Ventilöffnungs-Bildungskörper 14 Ansaugöffnungen 26h auf, die in Verbindung mit der Ansaugkammer 26 stehen, und Ansaugventile 26v, welche die entsprechenden Ansaugöffnungen 26h öffnen und schließen.
Bei einer Bewegung eines jeweiligen Kolbens 22 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt wird durch die entsprechende Ansaugöffnung 26h und das entsprechende Ansaugventil 26v Kältemittel aus der Ansaugkammer 26 in die entsprechende Zylinderbohrung 12a gesaugt. Durch die Bewegung des Kolbens 22 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt wird das Kältemittel, das in die Zylinderbohrung 12a gesaugt wurde, auf einen vorbestimmten Druck verdichtet, und es wird dann durch die Ausstoßöffnung 25h und das Ausstoßventil 25v zur Ausstoßkammer 25 hin ausgetrieben.
Das hintere Gehäuse 15 weist einen Ausstoßdurchlass 25a auf, der in Verbindung mit der Ausstoßkammer 25 steht, und einen Ansaugdurchlass 26a, der in Verbindung mit der Ansaugkammer 26 steht. Durch einen externen Kältemittelkreislauf 30 ist der Ausstoßdurchlass 25a mit dem Ansaugdurchlass 26a verbunden. Der externe Kältemittelkreislauf 30 weist einen Kondensator 31 auf, der an den Ausstoßdurchlass 25a angeschlossen ist, ein Expansionsventil 32, das mit dem Kondensator 31 verbunden ist, und einen Verdampfer 33, der an das Expansionsventil 32 angeschlossen ist. Der Ansaugdurchlass 26a ist mit dem Verdampfer 33 verbunden.
Ein Entlüftungsdurchlass 35 erstreckt sich durch den Zylinderblock 12 und den Ventilöffnungs-Bildungskörper 14, um die Kurbelkammer 16 mit der Ansaugkammer 26 zu verbinden. Der Entlüftungsdurchlass 35 weist eine Drossel auf. Das hintere Gehäuse 15 weist ein elektromagnetisches Steuerventil 40 auf.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist das hintere Gehäuse 15 eine Stirnfläche 15e auf, die eine Aussparung 36 hat. Die Aussparung 36 umfasst eine erste Fläche 36a, die sich in einer zur Stirnfläche 15e des hinteren Gehäuses 15 senkrechten Richtung erstreckt, und eine zweite Fläche 36b, die in einer zur ersten Fläche 36a senkrechten Richtung verläuft. Die zweite Fläche 36b schließt sich an die erste Fläche 36a und an die Außenfläche des hinteren Gehäuses 15 an. Die erste Fläche 36a weist eine Aufnahme 37 auf, die einen Teil des Steuerventils 40 aufnimmt. In der Aufnahme 37 ist nahe der ersten Fläche 36a ein Innengewinde 37a ausgebildet.
Das Steuerventil 40 umfasst ein Ventilgehäuse 40h, eine Magnetspule 50 und ein Ventilelement 60, das durch Aktivierung der Magnetspule 50 hin- und herbewegt wird. Das Ventilgehäuse 40h weist ein erstes Gehäuse 41 auf, in dem das Ventilelement 60 aufgenommen ist, und ein rohrförmiges zweites Gehäuse 42, das die Magnetspule 50 aufnimmt. Das zweite Gehäuse 42 ist an den unteren Abschnitt des ersten Gehäuses 41 angeschlossen.
Die Magnetspule 50 umfasst einen feststehenden Kern 51 und einen beweglichen Kern 52. Der bewegliche Kern 52 wird zum feststehenden Kern 51 hin angezogen, wenn er durch einen an eine Spule 50a gelieferten elektrischen Strom erregt wird. Ein Steuercomputer (nicht gezeigt) führt die Stromsteuerung, d. h. die Tastverhältnissteuerung durch, um die Magnetspule 50 zu betreiben. Der feststehende Kern 51 befindet sich nahe dem ersten Gehäuse 41 im zweiten Gehäuse 42. Der bewegliche Kern 52 sitzt im zweiten Gehäuse 42 auf der dem ersten Gehäuse 41 entgegengesetzten Seite. Der feststehende Kern 51, der sich nahe am ersten Gehäuse 41 befindet, weist ein Ende 51e auf, das aus einer Öffnung des zweiten Gehäuses 42 vorsteht, und einen Flansch 51f, der sich vom Ende 51e radial nach außen erstreckt.
Der feststehende Kern 51 und der bewegliche Kern 52 sind in einem rohrförmigen Einsatz 53 untergebracht, der ein geschlossenes Ende aufweist. Der Einsatz 53 ist in das zweite Gehäuse 42 von einer Öffnung her eingeschoben, die sich auf der dem ersten Gehäuse 41 entgegengesetzten Seite befindet. Ein Sicherungsring 53e fixiert den Einsatz 53 an einem Deckel 54, der die Öffnung des zweiten Gehäuses 42 verschließt, und er unterbindet die Ablösung des Einsatzes 53 vom Deckel 54.
Das erste Gehäuse 41 weist ein Kammerbildungsgehäuse 46 und ein Rohr 47 auf. Eine Aufnahmekammer 43, eine Ventilkammer 44 und eine drucksensitive Kammer 45 sind im Kammerbildungsgehäuse 46 gebildet. Das Rohr 47 ist an die Außenfläche des Kammerbildungsgehäuses 46 an dem dem zweiten Gehäuse 42 nahen Ende des Kammerbildungsgehäuses 46 angeschlossen. Das Rohr 47 weist einen rohrförmigen Abschnitt 47a auf, der in die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 eingesetzt ist, und einen ringförmigen Flansch 47b, der sich nahe dem zweiten Gehäuse 42 vom rohrförmigen Abschnitt 47a erstreckt. Der Flansch 47b steht in einer zur Achse des rohrförmigen Abschnitts 47a senkrechten Richtung vor. Die Außenfläche des rohrförmigen Abschnitts 47a weist ein Außengewinde 47c auf, das mit dem Innengewinde 37a des hinteren Gehäuses 15 verschraubt wird.
Eine ringförmige Nut 47d erstreckt sich durch die Außenfläche des Flanschs 47b an dem Ende des Flansches 47b nahe dem zweiten Gehäuse 42. Ein Ende des zweiten Gehäuses 42 ist mit der Nut 47d des Flanschs 47b verbunden. Ein Vorsprung 47f steht von der Innenfläche des Rohrs 47 vor. Der Flansch 51f ist mit dem Vorsprung 47f des Rohrs 47 in Eingriff, um den feststehenden Kern 51 mit der Innenseite des Rohrs 47 zu verbinden.
Die Aufnahmekammer 43 ist durch den Hohlraum im Kammerbildungsgehäuse 46 und den feststehenden Kern 51 gebildet. Die Ventilkammer 44 schließt sich an die Aufnahmekammer 43 so an, dass die Aufnahmekammer 43 zwischen der Ventilkammer 44 und der Magnetspule 50 liegt. Die Ventilkammer 44 befindet sich zwischen der drucksensitiven Kammer 45 und der Magnetspule 50. Eine Montageaussparung 48 ist zwischen der drucksensitiven Kammer 45 und der Ventilkammer 44 gebildet. In die Montageaussparung 48 ist ein ringförmiger Ventilsitz 49 eingepasst. Eine Ventilöffnung 49h verläuft durch die Mitte des Ventilsitzes 49.
Das Ventilelement 60 verläuft vom beweglichen Kern 52 durch den feststehenden Kern 51, die Aufnahmekammer 43, die Ventilkammer 44 und die Ventilöffnung 49h und ragt in die drucksensitive Kammer 45. Das Ventilelement 60 weist eine Stirnfläche auf, die in Kontakt mit dem beweglichen Kern 52 ist. Das Ventilelement 60 weist einen Ventilabschnitt 60v auf, der in der Ventilkammer 44 aufgenommen ist. Die Ventilöffnung 49h mündet an der Stirnfläche des Ventilsitzes 49, die sich zur Ventilkammer 44 richtet. Der Ventilabschnitt 60v weist einen Stirnflächen-Dichtabschnitt 60s auf, der den Ventilsitz 49 um die Ventilöffnung 49h herum berührt.
Das Ventilelement 60 weist einen stabförmigen Dichtabschnitt 60a auf, der den Spalt zwischen der drucksensitiven Kammer 45 und der Wand der Ventilöffnung 49h abdichtet. Der Dichtabschnitt 60a steht von der Ventilöffnung 49h in die drucksensitive Kammer 45 vor. Ein Begrenzungsring 61 ist an die Außenfläche des Ventilelements 60 an einem Abschnitt angeschlossen, der sich in der Aufnahmekammer 43 befindet. Eine Feder 62 ist zwischen dem Begrenzungsring 61 und einer Stirnfläche 46e der Aufnahmekammer 43 angeordnet, die sich auf der der Magnetspule 50 entgegengesetzten Seite befindet. Die Feder 62 beaufschlagt das Ventilelement 60 in Richtung zur Magnetspule 50. Infolgedessen spannt die Feder 62 den beweglichen Kern 52 so vor, dass er sich vom feststehenden Kern 51 wegbewegt. Die elektromagnetische Kraft der Magnetspule 50 wirkt in einer Richtung, in der der bewegliche Kern 52 zum feststehenden Kern 51 gegen die Vorspannkraft der Feder 62 gezogen wird.
Eine drucksensitive Einheit 55 ist in der drucksensitiven Kammer 45 aufgenommen. Die drucksensitive Einheit 55 umfasst einen flexiblen Faltenbalg 56, einen Trägerkörper 57, der an ein Ende des Faltenbalgs 56 angeschlossen ist, einen Druckaufnahmekörper 58, der mit dem anderen Ende des Faltenbalgs 56 verbunden ist, und eine im Faltenbalg 56 angeordnete Feder 59. Die Feder 59 beaufschlagt den Trägerkörper 57 und den Druckaufnahmekörper 58 so, dass sie sich voneinander weg bewegen. Der Druckaufnahmekörper 58 ist an ein Ende des Dichtabschnitts 60a des Ventilelements 60 angeschlossen. Eine Feder 45a sitzt zwischen dem Druckaufnahmekörper 58 und dem Ventilsitz 49 in der drucksensitiven Kammer 45. Die Feder 45a beaufschlagt den Druckaufnahmekörper 58 in Richtung zum Trägerkörper 57. Das Kammerbildungsgehäuse 46 weist eine Öffnung auf, die vom Trägerkörper 57 verschlossen ist.
Ein Anschlag 57a ist einstückig mit dem Trägerkörper 57 ausgebildet. Ein Anschlag 58a ragt vom Druckaufnahmekörper 58 zum Anschlag 57a des Trägerkörpers 57 vor. Der Anschlag 57a des Trägerkörpers 57 und der Anschlag 58a des Druckaufnahmekörpers 58 setzen die kleinste Länge des Faltenbalgs 56 fest.
Das Kammerbildungsgehäuse 46 weist eine erste Öffnung 46a auf, die mit der Ventilkammer 44 in Verbindung steht. Die Ventilkammer 44 steht durch die erste Öffnung 46a und einen ersten Durchlass 71 in Verbindung mit der Kurbelkammer 16. Das Kammerbildungsgehäuse 46 und der Ventilsitz 49 weisen eine zweite Öffnung 46b auf, die in Verbindung mit der Ventilöffnung 49h steht. Die Ventilöffnung 49h ist in Verbindung mit der Ausstoßkammer 25, und zwar über die zweite Öffnung 46b und einen zweiten Durchlass 72. Der zweite Durchlass 72, die zweite Öffnung 46b, die Ventilöffnung 49h, die Ventilkammer 44, die erste Öffnung 46a und der erste Durchlass 71 bilden einen Gaszuführdurchlass 74, der von der Ausstoßkammer 25 zur Kurbelkammer 16 verläuft.
Das Kammerbildungsgehäuse 46 weist eine dritte Öffnung 46c auf, die mit der drucksensitiven Kammer 45 in Verbindung steht. Über die dritte Öffnung 46c und einen dritten Durchlass 73 ist die drucksensitive Kammer 45 mit der Ansaugkammer 26 verbunden. Der Druckaufnahmekörper 58 erhält über die dem Ventilsitz 49 naheliegende Fläche den Ansaugdruck von der Ansaugkammer 26. Dadurch wird der Faltenbalg 56 in der Bewegungsrichtung des Ventilelements 60 ausgedehnt oder zusammengedrückt. Die Ausdehnung ohne das Zusammendrücken des Faltenbalgs 56 positioniert das Ventilelement 60 und stellt den Öffnungsgrad des Ventilelements 60 ein. Das Gleichgewicht zwischen der elektromagnetischen Kraft, die von der Magnetspule 50 erzeugt wird, der Vorspannkraft der Feder 62 und der Beaufschlagungskraft, die durch die drucksensitive Einheit 55 erzeugt wird, welches auf das Ventilelement 60 in Ventilschließrichtung wirkt, stellt den Öffnungsgrad des Ventilelements 60 ein.
2 zeigt den Taumelscheibenkompressor 10 mit variabler Fördermenge, wenn ein Klimaanlagenschalter ausgeschaltet und die Energiezufuhr zur Magnetspule 50 unterbrochen ist. In diesem Zustand wird durch die Beaufschlagungskraft der Feder 62 der bewegliche Kern 52 vom feststehenden Kern 51 getrennt. Des Weiteren wird der Stirnflächen-Dichtabschnitt 60s des Ventilabschnitts 60v von der Ventilöffnung 49h des Ventilsitzes 49 getrennt gehalten, sodass das Ventilelement 60 die Ventilöffnung 49h öffnet. Infolgedessen ist das Ventilelement 60 in einem Ventilöffnungszustand gehalten und öffnet den Gaszuführdurchlass 74. In diesem Fall wird Kältemittel von der Ausstoßkammer 25 durch den Gaszuführdurchlass 74 zur Kurbelkammer 16 geführt. Somit steigt der Druck in der Kurbelkammer 16 an. Dadurch verringert sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 19, der Hub des Kolbens 22 wird verkürzt, und die Fördermenge des Kompressors verringert sich.
3 zeigt den Taumelscheibenkompressor 10 mit variabler Fördermenge, wenn der Klimaanlagenschalter eingeschaltet ist und die Magnetspule 50 mit Energie versorgt wird. In diesem Zustand wird durch die über die Magnetspule 50 erzeugte elektromagnetische Kraft der bewegliche Kern 52 gegen die Beaufschlagungskraft der Feder 62 zum feststehenden Kern 51 gezogen. Dadurch wird das Ventilelement 60 zur drucksensitiven Kammer 45 bewegt. Im Ergebnis bewegt sich das Ventilelement 60 solange, bis der Stirnflächen-Dichtabschnitt 60s des Ventilabschnitts 60v um die Ventilöffnung 49h herum in Kontakt mit dem Ventilsitz 49 gelangt und die Ventilöffnung 49h verschließt. Somit wird das Ventilelement 60 in einem Ventilschließzustand gehalten, und es schließt den Gaszuführdurchlass 74. Dies unterbricht die Zufuhr von Kältemittel von der Ausstoßkammer 25 zur Kurbelkammer 16 durch den Gaszuführdurchlass 74. Infolgedessen sinkt der Druck in der Kurbelkammer 16. Dadurch steigt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 19, der Hub der Kolben 22 wird länger, und die Fördermenge des Kompressors nimmt zu.
Wie vorstehend beschrieben ist, wirkt die Kurbelkammer 16 als Steuerdruckkammer, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe 19 verändert. In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das Steuerventil 40 im Gaszuführdurchlass 74. Des Weiteren wird der Öffnungsgrad des Steuerventils 40 eingestellt, um die Menge an Kältemittel zu steuern, die von der Ausstoßkammer 25 durch den Gaszuführdurchlass 74 zur Kurbelkammer 16 geleitet wird. Auf diese Weise wird eine „Einlasssteuerung” durchgeführt, um den Druck in der Kurbelkammer 16 zu steuern.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, befindet sich eine ringförmige Metalldichtung 38 zwischen der ersten Fläche 36a und dem Flansch 47b. Die Metalldichtung 38 dichtet die Aufnahme 37 gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses 15 ab.
Wie in 4 gezeigt ist, weist das Rohr 47 eine Stirnfläche 47e auf, die sich auf der dem rohrförmigen Abschnitt 47a entgegengesetzten Seite befindet. Die Stirnfläche 47e weist drei Werkzeugöffnungen 47h auf, die dann verwendet werden, wenn das Rohr 47 mit der Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 verbunden wird. Die Werkzeugöffnungen 47h sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Rohrs 47 angeordnet. Die Werkzeugöffnungen 47h liegen innerhalb der Außenfläche des zweiten Gehäuses 42. Die Werkzeugöffnungen 47h nehmen drei Stifte eines Werkzeugs (nicht gezeigt) auf.
Es wird nun die Vorgehensweise zum Anschließen des Steuerventils 40 an der Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 beschrieben.
Das erste Gehäuse 41, welches das Kammerbildungsgehäuse 46 und das Rohr 47 aufweist, die miteinander verbunden sind, wird in die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 eingesetzt. In diesem Zustand wird die Metalldichtung 38 am Flansch 47b des Rohrs 47 angeordnet. Dann werden die drei Stifte des Werkzeugs in die drei Werkzeugöffnungen 47h des Rohrs 47 eingeführt. Das Werkzeug wird dazu verwendet, das Außengewinde 47c mit dem Innengewinde 37a zu verschrauben und das erste Gehäuse 41 mit der Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 zu verbinden. Die Axialkraft, die entsteht, wenn das Außengewinde 47c mit dem Innengewinde 37a verschraubt wird, hält die Metalldichtung 38 zwischen der ersten Fläche 36a und dem Flansch 47b. Dann wird das zweite Gehäuse 42 an die Nut 47d des Flanschs 47b angeschlossen. Des Weiteren wird der Einsatz 53, der den feststehenden Kern 51 und den beweglichen Kern 52 aufnimmt, in das zweite Gehäuse 42 eingeführt. Der Flansch 51f des feststehenden Kerns 51 wird mit dem Vorsprung 47f des Rohrs 47 in Eingriff gebracht, und der Einsatz 53 wird am Deckel 54 mit dem Sicherungsring 53e fixiert. Auf diese Art und Weise wird das zweite Gehäuse 42, in dem die Magnetspule 50 aufgenommen ist, am ersten Gehäuse 41 angeschlossen, um das Steuerventil 40 mit der Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 zu verbinden.
Nun wird die Funktionsweise der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Kältemittel strömt durch den ersten Durchlass 71, den zweiten Durchlass 72 und den dritten Durchlass 73. Somit befindet sich der Innenraum der Aufnahme 37 in einer Kältemittelatmosphäre. In der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Axialkraft, die durch das Verschrauben des Außengewindes 47c mit dem Innengewinde 37a entsteht, die Metalldichtung 38 zwischen der ersten Fläche 36a und dem Flansch 47b gehalten. Dadurch wird die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses 15 fest abgedichtet.
Es werden nun die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

(1) Die Axialkraft, die beim Verschrauben des Außengewindes 47c mit dem Innengewinde 37a entsteht, hält die Metalldichtung 38 zwischen der ersten Fläche 36a und dem Flansch 47b. Durch diese Konstruktion wird die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses 15 fest abgedichtet. Selbst wenn ein hochgradig durchdringendes Gas wie etwa Kohlendioxid als Kältemittel verwendet wird, durchdringt das Kältemittel die Metalldichtung 38 demzufolge nicht. Somit ist die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses 15 abgedichtet.
(2) Das Ventilgehäuse 40h weist das erste Gehäuse 41 und das zweite Gehäuse 42 auf, welches an das erste Gehäuse 41 angeschlossen ist. Die Werkzeugöffnungen 47h, die dazu verwendet werden, das erste Gehäuse 41 mit der Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 zu verbinden, befinden sich innerhalb der Außenfläche des zweiten Gehäuses 42. Bei dieser Konstruktion handelt es sich bei dem ersten Gehäuse 41 und dem zweiten Gehäuse 42 um separate Bauteile. Dadurch können die Werkzeugöffnungen 47h innerhalb der Außenfläche des zweiten Gehäuses 42 angesiedelt sein. Somit kann das Steuerventil 40 im Vergleich dazu, wenn sich die Werkzeugöffnungen 47h außerhalb der Außenfläche des zweiten Gehäuses 42 befinden, in der Größe reduziert werden.

Die vorstehende Ausführungsform kann wie nachfolgend beschrieben modifiziert werden.
Der Verbindungsabschnitt, der zur Verbindung des Rohrs 47 mit der Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 verwendet wird, kann wie nachstehend beschrieben modifiziert werden. In einem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, kann die Außenfläche des Rohrs 47 ein Paar Abflachungen 47g aufweisen. Die Abflachungen 47g befinden sich innerhalb der Außenfläche des zweiten Gehäuses 42.
Wie in 6 gezeigt ist, kann an der Außenfläche des Rohrs 47 ein Sechskantabschnitt 47k ausgebildet sein. Der Sechskantabschnitt 47k steht von der Außenfläche des Rohrs 47 nach außen vor und liegt außerhalb der Außenfläche des zweiten Gehäuses 42. In diesem Fall können das erste Gehäuse 41 und das zweite Gehäuse 42 einstückig miteinander ausgebildet sein.
Die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 braucht nur zumindest einen Teil des Steuerventils 40 aufzunehmen. Es ist nur notwendig, dass durch das Verschrauben des Außengewindes 47c mit dem Innengewinde 37a eine Axialkraft erzeugt wird, die die Metalldichtung 38 zwischen dem hinteren Gehäuse 15 und dem Ventilgehäuse 40h hält, sodass die Metalldichtung 38 die Aufnahme 37 des hinteren Gehäuses 15 gegenüber der Außenumgebung des hinteren Gehäuses 15 abdichtet. In diesem Fall können der Anbringungsort der Metalldichtung 38 und der Grad, um den das Steuerventil 40 in die Aufnahme 37 eingesetzt ist, verändert werden.
Ein Steuerventil kann in einem Entlüftungsdurchlass angeordnet sein, und der Öffnungsgrad des Steuerventils kann geregelt werden, um die Menge an Kühlmittel zu steuern, die von einer Steuerdruckkammer durch den Entlüftungsdurchlass zu einem Ansaugdruckbereich ausgestoßen wird. Dadurch kann der Taumelscheibenkompressor 10 mit variabler Fördermenge so ausgelegt werden, dass er eine „Druckausgleichssteuerung” ausführt, durch die der Druck der Kurbelkammer 16 gesteuert wird.
Der Taumelscheibenkompressor 10 mit variabler Fördermenge kann als Steuerventil ein Dreiwegeventil verwenden, um sowohl eine „Einlasssteuerung” als auch eine „Druckausgleichssteuerung” auszuführen.
Bei dem Leistungsübertragungsmechanismus PT kann es sich um einen Kupplungsmechanismus handeln, der die Auswahl einer Übertragung bzw. Unterbrechung von Energie über eine elektrische Steuerung von einer externen Vorrichtung ermöglicht.
Der Taumelscheibenkompressor 10 mit variabler Fördermenge kann bei einer Klimaanlage verwendet werden, bei der es sich nicht um eine Fahrzeugklimaanlage handelt.
Als Kältemittel kann Freon zum Einsatz kommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-205121 [0003]

Claims

Taumelscheibenkompressor (10) mit variabler Fördermenge, aufweisend ein Gehäuse (11), das einen Zylinderblock (12) mit mehreren Zylinderbohrungen (12a) umfasst, eine Drehwelle (17), die am Gehäuse (11) drehbar gelagert ist, eine Taumelscheibe (19), die durch eine Antriebskraft von der Drehwelle (17) in Drehung versetzt wird, einen Kolben (22), der in einer jeweiligen der Zylinderbohrungen (12a) so aufgenommen ist, dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens (22) ermöglicht ist, eine Steuerdruckkammer (16), die einen Neigungswinkel der Taumelscheibe (19) relativ zu einer Ebene ändert, die senkrecht zu einer Achse (L) der Drehwelle (17) liegt, ein Steuerventil (40), das den Druck der Steuerdruckkammer (16) steuert, und eine im Gehäuse (11) gebildete Aufnahme (37), um zumindest einen Teil des Steuerventils (40) aufzunehmen, wobei das Steuerventil (40) den Druck der Steuerdruckkammer (16) steuert, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe (19) zu ändern und die Kolben (22) mit einem Hub hin und her zu bewegen, der dem Neigungswinkel der Taumelscheibe (19) entspricht, wobei der Taumelscheibenkompressor (10) mit variabler Fördermenge dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Aufnahme (37) des Gehäuses (11) ein Innengewinde (37a) aufweist; das Steuerventil (40) ein Ventilgehäuse (40h) aufweist, wobei das Ventilgehäuse (40h) ein Außengewinde (47c) aufweist, das mit dem Innengewinde (37a) verschraubt ist; eine Metalldichtung (38) zwischen dem Gehäuse (11) und dem Ventilgehäuse (40h) angeordnet ist, um die Aufnahme (37) des Gehäuses (11) gegenüber der Außenumgebung des Gehäuses (11) abzudichten; und die Metalldichtung (38) zwischen dem Gehäuse (11) und dem Ventilgehäuse (40h) durch eine Axialkraft gehalten ist, die entsteht, wenn das Außengewinde (47c) mit dem Innengewinde (37a) verschraubt wird.
Taumelscheibenkompressor (10) mit variabler Fördermenge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Steuerventil (40) eine Magnetspule (50) und ein Ventilelement (60) aufweist, das durch Aktivierung der Magnetspule (50) hin- und herbewegt wird; das Ventilgehäuse (40h) ein erstes Gehäuse (41) aufweist, in dem das Ventilelement (60) aufgenommen ist, und ein zweites Gehäuse (42), das die Magnetspule (50) aufnimmt und mit dem ersten Gehäuse (41) verbunden ist; das Außengewinde (47c) am ersten Gehäuse (41) ausgebildet ist; und ein Verbindungsabschnitt, der zur Verbindung des ersten Gehäuses (41) mit der Aufnahme (37) des Gehäuses (11) verwendet wird, innerhalb einer Außenfläche des zweiten Gehäuses (42) angeordnet ist.
Taumelscheibenkompressor (10) mit variabler Fördermenge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: der Verbindungsabschnitt mehrere Öffnungen (47h) aufweist, die sich in einer Stirnfläche des ersten Gehäuses (41) befinden.
Taumelscheibenkompressor (10) mit variabler Fördermenge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: das Gehäuse (11) eine Aussparung (36) aufweist, die durch mehrere Flächen (36a, 36b) gebildet ist; das Ventilgehäuse (40h) einen Flansch (47b) mit einer Achse aufweist, wobei der Flansch (47b) in einer zur Achse senkrechten Richtung vorsteht; und die Metalldichtung (38) zwischen einer der Flächen (36a) des Gehäuses (11) und dem Flansch (47b) des Ventilgehäuses (40h) gehalten ist.