DE102016122028A1

DE102016122028A1 - Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge

Info

Publication number: DE102016122028A1
Application number: DE102016122028.0A
Authority: DE
Inventors: Kenichi KADOGUCHI; Norihisa TAMADA; Masashi NAKAMORI; Yoshio Kimoto; Ryo Matsubara
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2017-05-24
Also published as: US10066614B2; KR20170059419A; JP6477441B2; US20170146009A1; JP2017096128A; KR101850422B1

Abstract

Ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge weist ein Gehäuse, welches in sich eine Druckkammer hat, eine Abgabekammer, eine Steuerungsdruckkammer, ein Wellenloch und Zylinderbohrungen auf. Der Kompressor hat weiterhin eine Antriebswelle, eine Taumelscheibe, einen Neigungswinkelveränderungsmechanismus, Kolben, Einführungspassagen und einen Ventilmechanismus. Der Ventilmechanismus weist ein Ventilelement auf, welches in einer Passage angeordnet ist, welche die Steuerungsdruckkammer und die Saugkammer verbindet. Das Ventilelement ist integral rotierbar mit der Antriebswelle und axial bewegbar durch eine Druckdifferenz über das Ventilelement. Eine Öffnung der Restgas-Bypasspassage wird durch die Axialbewegung des Ventilelements verändert. Das Ventilelement verbindet und trennt selektiv die Einführungspassagen mit bzw. von der Restgas-Bypasspassage.

Description

Technischer Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung 2014-125993 offenbart einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge, welcher einen Zylinderblock, ein Frontgehäuse und eine Rotationswelle aufweist, welche sich durch das Zentrum einer Taumelscheibenkammer erstreckt, welche durch den Zylinderblock und das Frontgehäuse ausgeformt ist. Die Rotationswelle ist drehbar durch ein Radiallager in dem Frontgehäuse gelagert. Der Zylinderblock hat in sich in seinem Zentrum ein Ventilaufnahmeloch, in welches ein Rotationsventil passend eingesetzt ist. Das Rotationsventil ist auf der Rotationswelle montiert, um mit dieser zu rotieren. Das Rotationsventil weist einen Abschnitt von kleinem Durchmesser, welcher in ein Loch pressgepasst ist, welches in der Antriebswelle ausgeformt ist, und einen Abschnitt von großen Durchmesser auf, welcher in sich eine Führungskammer hat. Eine Mehrzahl von Führungslöchern ist durch die Umfangsoberfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser ausgeformt und befindet sich in Kommunikation mit der Führungskammer. Die Führungslöcher sind in einem 180-Grad-Intervall beabstandet in der Umfangsrichtung des Rotationsventils. Die Führungskammer und die Führungslöcher des Rotationsventils wirken zusammen, um eine Rotationsventilpassage auszuformen. Die Rotationsventilpassage ist mit Kommunikationspassagen verbunden, welche mit der Rotation des Rotationsventils sukzessive mit Zylinderbohrungen verbunden sind. Die Kommunikationspassagen sind mit der Führungskammer über die Führungslöcher verbunden.
Bei dem Kompressor der oben genannten Veröffentlichung wird Blowby-Gas, welches aus einer der Kompressionskammern herausleckt, durch eine ringförmige Nut, eine gerade Nut, eine Kommunikationspassage und das Führungsloch geführt und vorübergehend in der Führungskammer verwahrt. Das Blowby-Gas wird durch das Führungsloch und eine andere Kommunikationspassage in eine andere Kompressionskammer geleitet zum Sammeln von Kühlgas. Eine derartige Struktur kann auf verschiedene Fördermengen angepasst werden und kann effektiv das Blowby-Gas reduzieren, welches in die Taumelscheibenkammer bei verschiedenen Fördermengen des Kompressors leckt.
Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung 2015-68187 offenbart einen anderen Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge, welcher einen Sammlungs- und Liefermechanismus hat. Der Sammlungs- und Liefermechanismus weist eine Mehrzahl von Sammlungspassagen auf, eine Mehrzahl von Lieferpassagen, einen ringförmigen Raum, einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss. Der Einlassanschluss kann mit einer der Lieferungspassagen kommunizieren, welche sich zu diesem Zeitpunkt tatsächlich in Betrieb befindet. Der Auslassanschluss kann mit einer der Verbindungspassagen kommunizieren, welche sich zu diesem Zeitpunkt in Betrieb befindet. Bei diesem Kompressor wird, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe bei dem Maximum ist, das Restkühlgas in der Kompressionskammer durch die in Betrieb befindliche Sammlungspassage gesammelt und dann in die andere Kompressionskammer geliefert. Bei diesem Kompressor findet jedoch eine Lieferung des Restkühlgases zu der anderen Kompressionskammer nicht statt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe weniger als das Maximum ist.
Gemäß dem in der Veröffentlichung 2014-125993 veröffentlichten Kompressor besteht die Gefahr, dass durch den Effekt der Druckwellenform in der Zylinderbohrung Lärm auftritt, obwohl das Blowby-Gas, welches von einer Kompressionskammer ausleckt, durch eine andere Kompressionskammer gesammelt werden kann bei einem Zwischenfördermengenbetrieb. Zusätzlich kann die Sammlung des Blowby-Gases das Sauggas aufheizen, wodurch die Energie erhöht wird, welche für die Kompression erforderlich ist, mit dem Ergebnis, dass der Leistungskoeffizient (COP) des Kompressors verschlechtert wird.
Gemäß dem in der Veröffentlichung 2015-68187 offenbarten Kompressor wird jedoch kein Lärm durch den Effekt der Druckwellenform erzeugt, weil das Restkühlgas nicht an die andere Kompressionskammer geliefert wird, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe geringer ist als das Maximum. Es besteht jedoch die Gefahr, dass Kühlgas in der in Betrieb befindlichen Sammlungspassage zwischen dem Kolben und dem Zylinderblock in eine Kurbelkammer (Steuerungsdruckkammer) lecken kann, weil die Verbindung zwischen der in Betrieb befindlichen Sammlungspassage und der anderen Kompressionskammer abgeschnitten ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe geringer ist als das Maximum. Um das Lecken von Kühlgas zu verhindern, muss der hermetische Abschluss zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung, welche im Angesicht der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden ist, ist darauf gerichtet, einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge bereitzustellen, welcher Lärm verhindern kann und das Lecken von Kühlgas von einer Zylinderbohrung zu einer Steuerungsdruckkammer verhindern kann, wenn die Fördermenge des Kompressors verändert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge bereitgestellt, welcher ein Gehäuse, welches in sich eine Saugkammer hat, eine Abgabekammer, eine Steuerdruckkammer, welche sich in Kommunikation mit der Saugkammer befindet, ein Wellenloch, und eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen, welche um das Wellenloch angeordnet sind, aufweist. Der Kompressor weist weiterhin eine Antriebswelle welche in das Wellenloch eingeführt ist und in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, eine Taumelscheibe, welche in der Steuerungsdruckkammer untergebracht ist und mit der Antriebswelle rotierbar ist, und einen Neigungswinkelverstellmechanismus auf, welcher ein Verändern eines Neigungswinkels der Taumelscheibe mit Bezug auf eine gedachte Ebene ermöglicht, welche sich rechtwinklig zu einer Achse der Antriebswelle erstreckt. Der Kompressor weist weiterhin eine Mehrzahl von Kolben auf, welche in den jeweiligen Zylinderbohrungen aufgenommen sind und mit der Taumelscheibe verbunden sind, wobei die Kolben mit der Rotation der Antriebswelle hin-und-her-bewegbar sind, eine Mehrzahl von Einführungspassagen, welche das Wellenloch und die jeweiligen Zylinderbohrungen verbinden, und einen Ventilmechanismus auf, welcher eine Restgas-Bypasspassage hat, welche ein Restgas mit hohem Druck in einer der Zylinderbohrungen durch die Einführungspassagen in eine andere der Zylinderbohrungen einführt, welche einen Druck hat, welcher geringer ist, als der der Zylinderbohrung. Der Ventilmechanismus hat ein Ventilelement, welches auf der Antriebswelle montiert ist und in einer Passage angeordnet ist, welche die Steuerungsdruckkammer und die Saugkammer verbindet.
Das Ventilelement ist mit der Antriebswelle integral rotierbar und in einer Richtung der Achse der Antriebswelle durch eine Druckdifferenz über das Ventilelement bewegbar. Eine Öffnung der Restgas-Bypasspassage wird durch die Bewegung des Ventilelements in der Richtung der Achse der Antriebswelle verändert. Das Ventilelement verbindet und trennt selektiv die Einführungspassagen mit der Restgas-Bypasspassage mit der Rotation der Antriebswelle.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Fördermenge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht des Kompressors von 1;
3 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III der 2;
4 ist eine Perspektivansicht eines Ventilelements des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform der 1;
5 ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht des Kompressors der 1, welche dessen Betrieb bei einer mittleren Fördermenge zeigt;
6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie VI-VI der 5;
7A ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht des Kompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
7B ist eine Perspektivansicht des Ventilelements des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform;
8A ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht des Kompressors gemäß einer dritten Ausführungsform;
8B ist eine Perspektivansicht eines Ventilelements des Kompressors gemäß der dritten Ausführungsform;
9 ist eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht des Kompressors gemäß einer vierten Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben. Der Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge (im Folgenden einfach als Kompressor bezeichnet) gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Fahrzeug montiert und wird für eine Fahrzeugklimaanlage verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass links und rechts in Longitudinalrichtung in dem Kompressor, welcher in 1 gezeigt ist, jeweils als Front- und Rückseiten bzw. Vorder- und Hinterseite des Kompressors bezeichnet werden.
Mit Bezugnahme auf 1 weist der Kompressor einen Zylinderblock 11, ein Frontgehäusebauteil 12 und ein hinteres Gehäusebauteil 13 auf, welche jeweils mit dem Frontende und dem hinteren Ende des Zylinderblocks 11 verbunden sind. Der Zylinderblock 11, das Frontgehäusebauteil 12 und das hintere Gehäusebauteil 13 sind miteinander durch Bolzen 14 verbunden, welche jeweils einen männlichen Gewindeabschnitt aufweisen (nur ein Bolzen ist in 1 gezeigt). Der Zylinderblock hat Bolzenlöcher (nicht gezeigt), durch welche die Bolzen 14 eingeführt sind und das Frontgehäusebauteil 12 hat Bolzenlöcher 15. Das hintere Gehäusebauteil 13 hat Bolzenlöcher, welche einen weiblichen Gewindeabschnitt (nicht gezeigt) aufweisen, in welchem jeweils der männliche Gewindeabschnitt des Bolzens 14 eingeschraubt ist.
Der Zylinderblock 11, das Frongehäusebauteil 12, und das hintere Gehäusebauteil 13 wirken zusammen, um das Gehäuse des Kompressors zu bilden.
Eine Steuerungsdruckkammer 16 ist in dem Frontgehäusebauteil 12 ausgeformt durch ein Zusammenfügen des Frontgehäusebauteils 12 und des Zylinderblocks 11. Der Zylinderblock 11 hat ein Wellenloch 17, in welches eine Antriebswelle 18 eingeführt ist, und die Antriebswelle 18 ist rotierbar in dem Zylinderblock 11 gelagert. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Beschichtung (Beschichtungsschicht), welche ein Gleitmittel enthält, auf der äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle 18 ausgeformt, welche sich in Gleitkontakt mit dem Zylinderblock 11 befindet. Das Frontgehäusebauteil 12 hat ein Wellenloch 20, durch welches die Antriebswelle 18 eingeführt ist. Eine Wellendichtungsvorrichtung 21 ist in dem Wellenloch 20 angeordnet. Eine Lippendichtung, welche aus Gummi als Hauptmaterial gefertigt ist, wird als Wellendichtungsvorrichtung 21 verwendet. Das Frontende der Antriebswelle 18 steht aus der Steuerungsdruckkammer 16 hervor und empfängt eine Antriebskraft von einer externen Leistungsquelle (nicht gezeigt) wie z. B. einem Motor.
Ein Rotierlagerungsbauteil 22 ist auf der Antriebswelle 18 für eine Rotation mit dieser fix montiert. Das Rotierlagerungsbauteil 22 ist durch das Frontgehäusebauteil 12 über ein Radiallager 23 rotierbar gelagert. Ein Axiallager 24 ist zwischen dem Rotierlagerungsbauteil 22 und der Bodenwand des Frontgehäusebauteils 12 derart angeordnet, dass es eine Last aufnimmt, welche in einer Richtung der Achse P der Antriebswelle 18 aufgebracht wird. Eine Ölpassage 25 ist in dem Frontgehäusebauteil 12 ausgeformt. Die Ölpassage 25 erstreckt sich von dem radial äußeren Bereich der Steuerungsdruckkammer 16 entlang des Axiallagers 24 und zwischen dem Frontgehäusebauteil 12 und dem Rotierlagerungsbauteil 22 und gelangt zu dem Wellenloch 20. Eine Taumelscheibe 26 ist durch das Rotierlagerungsbauteil 22 derart gelagert, dass sie gleitbar entlang und verschwenkbar zu der Richtung der Achse P der Antriebswelle 18 gelagert ist. Die Taumelscheibe 26 ist in der Steuerungsdruckkammer 16 untergebracht.
Das Rotierlagerungsbauteil 22 weist ein Paar Arme 27 (nur ein Arm ist in 1 gezeigt), welche sich hin zu der Taumelscheibe 26 erstrecken, und die Taumelscheibe 26 weist ein Paar Vorsprünge 28 auf, welche sich hin zu dem Rotierlagerungsbauteil 22 erstrecken. Die Vorsprünge 28 der Taumelscheibe 26 sind beweglich in einer Aussparung angeordnet, welche durch die gepaarten Arme 27 des Rotierlagerungsbauteils 22 definiert ist. Der Arm 27 hat eine Nockenfläche 29 bei dem Boden der Aussparung und das distale Ende des Vorsprunges 28 ist in Gleitkontakt mit der Nockenfläche 29 beweglich.
Der Vorsprung 28, welcher zwischen den gepaarten Armen 27 angeordnet ist, wirkt mit der Nockenfläche 29 derart zusammen, dass die Taumelscheibe 26 relativ zu der Achse P der Antriebswelle 18 verschwenkbar ist und mit der Antriebswelle 18 rotierbar ist. Die Verschwenkungsbewegung der Taumelscheibe 26 ist durch den Gleitkontakt oder die Gleitführungsbeziehung zwischen der Nockenfläche 29 und dem Vorsprung 28 und das Lager der Antriebswelle 28 geführt, mit welchem die Taumelscheibe 26 gleitet. Die gepaarten Arme 27, die Vorsprünge 28 und die Nockenfläche 29 wirken zusammen, um einen Neigungswinkelverstellmechanismus 30 auszubilden, welcher zwischen der Taumelscheibe 26 und dem Rotierlagerungsbauteil 22 bereitgestellt ist. Der Neigungswinkelverstellmechanismus 30 verbindet die Antriebswelle 18 und die Taumelscheibe 26 miteinander, so dass eine Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 26 mit Bezug auf eine gedachte Ebene ermöglicht wird, welche sich rechtwinklig zu der Achse P der Antriebswelle erstreckt, und, um ein Drehmoment der Antriebswelle 18 auf die Taumelscheibe 26 zu übertragen. Eine Schraubenfeder 31 ist passend auf der Antriebswelle 18 montiert. Die Schraubenfeder 31 ist zwischen dem Rotierlagerungsbauteil 22 und der Taumelscheibe 26 derart angeordnet, dass sie die Taumelscheibe 26 von dem Rotierlagerungsbauteil 22 wegdrängt.
Wenn die Taumelscheibe 26 entlang der Achse P derart bewegt wird, dass ihr radiales Zentrum hin zu dem Rotierlagerungsbauteil 22 bewegt wird, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 mit Bezug auf die gedachte Ebene erhöht. Der maximale Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 wird durch den Kontakt zwischen dem Rotierlagerungsbauteil 22 und einem Eingriffsabschnitt 26B der Taumelscheibe 26 bestimmt. In 2 werden die maximale Neigungswinkelposition und die minimale Neigungswinkelposition der Taumelscheibe 26 jeweils durch eine durchgezogene Linie und eine gepunktet-/gestrichelte Linie angezeigt.
Der Zylinderblock 11 hat in sich eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 32, welche um das Wellenloch 17 angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Kolben 33 ist hin-und-her-bewegbar in den jeweiligen Zylinderbohrungen 32 aufgenommen. Jeder Kolben 33 ist mit der Taumelscheibe 26 über ein Paar Schuhe 35 verbunden. Die Rotation der Taumelscheibe 26 wird in die Hin-und-Herbewegung des Kolbens 33 durch das Paar Schuhe 35 umgewandelt, so dass der Kolben 33 in der Zylinderbohrung 32 hin-und-her-bewegbar ist.
Das hintere Gehäusebauteil 13 hat in sich eine Saugkammer 37 und eine Abgabekammer 38, welche durch die Trennungswand 36 getrennt sind. Eine Ventilplatte 39, ventilformende Platten 40, 41, und eine rückhalterformende Platte 42 sind zwischen dem Zylinderblock 11 und dem hinteren Gehäusebauteil 13 angeordnet. Eine Saugöffnung ist durch die Ventilplatte 39, die ventilformende Platte 31 und die rückhalterformende Platte 42 ausgeformt. Eine Abgabeöffnung 44 ist durch die Ventilplatte 39 und die ventilformende Platte 40 ausgebildet. Die ventilformende Platte 40 hat ein Saugventil 45, und die ventilformende Platte 41 hat ein Abgabeventil 46. Ein Rückhalter 47, welcher das Öffnen des Abgabeventils 46 einschränkt, ist in der rückhalterformenden Platte 42 ausgeformt.
Die Ventilplatte 39, die ventilformenden Platten 40, 41 und die rückhalterformende Platte 42 haben in ihrem Zentrum ein Loch 48, durch welches das Wellenloch 17 und die Saugkammer 37 verbunden sind. Wie in 2 gezeigt, wird ein Raum 49 durch das Herausschneiden eines Teils des Zylinderblocks 11 benachbart zu der inneren Umfangsoberfläche der Zylinderbohrung 32 nahe bei der Antriebswelle 18 in einer Position ausgeformt, welche der ventilformenden Platte zugewandt ist. Daher kommuniziert die Zylinderbohrung 32 mit dem Raum 49 und dem Wellenloch 17. Der Öffungsgrad des Saugventils 45 wir durch die Endoberfläche 50 des Zylinderblocks 11 eingeschränkt, welche den Raum 49 definiert.
Mit der Vorwärtsbewegung des Kolbens 33 (nach links in 1) wird Kühlgas in der Saugkammer 37 durch die Saugöffnung 43 in die Zylinderbohrung 32 gezogen, während das Saugventil 45 aufgedrückt wird. Mit der Rückwärtsbewegung des Kolbens 33 (nach rechts in 1) drückt das Kühlgas in der Zylinderbohrung 32 das Abgabeventil 46 auf und wird durch die Abgabeöffnung 44 in die Abgabekammer 38 abgegeben. Das Öffnen des Abgabeventils 46 wird durch den Rückhalter 47 eingeschränkt, welcher in der rückhalterformenden Platte 42 ausgeformt ist.
Wie in 1 gezeigt, wird Kühlgas in die Saugkammer 37 durch eine Saugpassage 41 eingeführt und wird von der Abgabekammer 38 durch eine Abgabepassage 52 nach der Kompression abgegeben. Die Saugpassage 51 und die Abgabepassage 52 sind mit einem externen Kühlkreislauf 53 verbunden. Der externe Kühlkreislauf 53 ist mit einem Verdichter 54 für das Kühlen des Kühlgases, einem Expansionsventil 55 und einem Verdampfer 56 für den Transfer von Wärme von der Umgebung an das Kühlgas ausgestattet. Das Expansionsventil 55 steuert die Flussrate von Kühlgas in Antwort auf die Veränderung der Kühlgastemperatur bei dem Ausgang des Verdampfers 56. Das Kühlgas, welches in die Abgabekammer abgegeben ist, wird durch die Abgabepassage 52 in den externen Kühlkreislauf 53 geleitet und in die Saugkammer 37 über die Saugpassage 51 zurückgeleitet. Die Abgabekammer 38 und die Steuerungsdruckkammer 16 sind durch eine Lieferungspassage 57 verbunden.
Ein Fördermengensteuerungsventil 59 ist in dem hinteren Gehäusebauteil 13 derart angeordnet, dass die Flussrate von Kühlgas, welches durch die Zuführpassage 57 fließt, gesteuert wird. Der Druck in der Steuerungsdruckkammer 16 wird mit einer Zunahme der Flussrate von Kühlgas erhöht, welches durch die Zuführpassagage 57 fließt, welche durch das Öffnen des vorderen Steuerungsventils 59 gesteuert ist. Demgemäß wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 reduziert. Wenn die Flussrate des Kühlgases, welches durch die Zuführpassage 57 fließt, durch ein Reduzieren des Öffnungsgrads des Fördermengensteuerungsventils 59 reduziert wird, wird der Druck in der Steuerungsdruckkammer 16 reduziert, so dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 erhöht wird.
Der Kompressor der vorliegenden Ausführungsform hat eine Restgas-Bypasspassage, durch welche Restkühlgas mit hohem Druck (weiterhin bezeichnet als Hochdruckrestgas), welches in einer der Zylinderbohrungen 32 nach dem Abgabephasenbetrieb verbleibt, zu einer anderen der Zylinderbohrungen 33, welche einen niedrigen Druck hat, geleitet wird. Wie in 3 gezeigt, ist in dem Zylinderblock 11 eine Mehrzahl von Einführungspassagen 60 ausgeformt, um das Wellenloch 17 und den Raum 49 für eine jede Zylinderbohrung 32 zu verbinden. Mit Bezugnahme auf 3 sind die Zylinderbohrungen 32 als 32A, 32B, 32C, 32D, 32E bezeichnet und die Einführungspassagen 60 für die jeweiligen Zylinderbohrungen sind durch 60A, 60B, 60C, 60D, 60E bezeichnet. Aus Zwecken der Illustration sind die Kolben 33 in 3 nicht gezeigt. Die Anzahl der Einführungspassagen 60 entspricht der Anzahl der Zylinderbohrungen 32. Die Einführungspassagen 60 sind dazu ausgelegt, das Wellenloch 17 mit der entsprechenden Zylinderbohrung 32 zu verbinden. Die Einführungspassagen 60 sind so ausgeformt, dass sie sich radial in dem Zylinderblock 11 erstrecken. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist die Einführungspassage 60 derart geneigt, dass das eine Ende der Einführungspassage 60, welches sich zu dem Raum 49 öffnet, nahe bei der Ventilplatte 39 angeordnet ist, während das andere Ende der Einführungspassage 60, welches sich zu dem Wellenloch 17 öffnet, näher bei der Steuerungsdruckkammer 16 angeordnet ist, als das eine Ende der Einführungspassage 60.
Die Antriebswelle 18 hat in sich eine welleninterne Passage 61, welche in der Antriebswelle 18 angeordnet ist und sich entlang der Achse P der Antriebswelle 18 erstreckt. Die welleninterne Passage 71 erstreckt sich von einem Ende der Antriebswelle 16, welches benachbart zu dem hinteren Gehäusebauteil 13 angeordnet ist, hin zu dem Frontgehäusebauteil 12. Wie in 2 gezeigt, hat die welleninterne Passage 61 einen Lochabschnitt 62 von großem Durchmesser, welcher benachbart zu dem einen Ende der Antriebswelle 18 ausgeformt ist, und einen Lochabschnitt 63 von kleinem Durchmesser, welches mit einem Durchmesser ausgeformt ist, welcher kleiner ist, als der des Lochabschnitts 62 mit dem großen Durchmesser. Der Lochabschnitt 63 mit kleinem Durchmesser erstreckt sich von dem Lochabschnitt 62 mit großem Durchmesser hin zu dem anderen Ende der Antriebswelle 18. Eine Stufenoberfläche 67 ist zwischen dem Lochabschnitt 62 mit dem großen Durchmesser und dem Lochabschnitt 63 mit dem kleinen Durchmesser ausgeformt.
Wie in 1 gezeigt, ist das Ende des Lochabbschnitts 63 mit dem kleinen Durchmesser auf der Seite angeordnet, welche zu dem Frontgehäuse 12 benachbart ist und ist zwischen der Wellendichtungsvorrichtung 21 und dem Rotierlagerungsbauteil 22 positioniert bei einer Betrachtung in der Richtung der Achse der Antriebswelle 18. Die Antriebswelle 18 hat ein Loch 64, welches sich radial von dem Frontende des Lochabschnitts 63 mit dem kleinen Durchmesser erstreckt und ist bei der äußeren Peripherie der Antriebswelle 18 geöffnet. Das Loch 64 ist mit der Ölpassage 25 über das Wellenloch 20 verbunden. Daher sind die Steuerungsdruckkammer 16 und die Saugkammer 37 durch das Loch 48, die welleninterne Passage 61 und das Loch 64 verbunden. Das Kühlgas in der Steuerungsdruckkammer 16 wird durch das Loch 48, die welleninterne Passage 61 und das Loch 64 in die Saugkammer 37 geleitet. Das Loch 48, die welleninterne Passage 61 und das Loch 64 dienen als eine Ölpassage und dienen auch als Leckpassage, welche den Druck in der Steuerungsdruckkammer 16 in Kooperation mit dem Fördermengensteuerungsventil 69 und der Zuführpassage 57 steuert.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt, hat die Antriebswelle 18 in sich ein Hochdruckkommunikationsloch 65 und ein Niedrigdruckkommunikationsloch 66, welche sich radial von dem Lochabschnitt 62 mit großem Durchmesser der welleninternen Passage 61 erstrecken und bei der äußeren Peripherie der Antriebswelle 18 geöffnet sind. Das Hochdruckkommunikationsloch 65 und das Niedrigdruckkommunikationsloch sind derart angeordnet, dass sie in Kommunikation gebracht werden mit den Einführungspassagen 60 der Zylinderbohrungen 32 während des Betriebs des Kompressors. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommuniziert, wie in 3 gezeigt, wenn das Hochdruckkommunikationsloch 65 mit der Einführungspassage 60 (60A) der Zylinderbohrung 32 (32A) kommuniziert, das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 mit der Einführungspassage 60 (60D) der Zylinderbohrung 32 (32D).
Ein Ventilelement 70 ist in der welleninternen Passage 61 von der Seite davon eingeführt, welche zu dem hinteren Gehäusebauteil 13 benachbart ist. Das Ventilelement 70 weist einen Hauptkörper 71 von zylindrischer Form auf, welcher einen äußeren Durchmesser hat, welcher in den Lochabschnitt 62 von großen Durchmesser der welleninternen Passage 61 einführbar ist. Ein Paar ringförmiger Dichtungsbauteile 72 ist in einem Paar von ringförmigen Nuten 73 montiert, welche in der äußeren Umfangsoberfläche des Hauptkörpers 71 des Ventilelements 70 ausgeformt sind. Das ringförmige Dichtungsbauteil 72 ist ein O-Ring, welcher aus Gummi gefertigt ist. Wenn das Ventilelement 70 in dem Lochabschnitt 62 von großem Durchmesser untergebracht ist, ist die äußere Umfangsoberfläche des ringförmigen Dichtungsbauteils 72 in Gleitkontakt mit der Antriebswelle 18 und das Ventilelement 70 ist hin-und-her-bewegbar in der Richtung der Achse der Antriebswelle 18 in dem Lochabschnitt 62 von großem Durchmesser. Die Abmessung des ringförmigen Dichtungsbauteils 72 in der Richtung der Achse der Antriebswelle 18 ist größer als die Durchmesser des Hochdruckkommunikationslochs 65 und des Niedrigdruckkommunikationslochs 66, so dass das Hochdruckkommunikationsloch und das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 durch das ringförmige Dichtungsbauteil 72 geschlossen werden können, wenn das Ventilelement 70 hin zu dem hinteren Gehäusebauteil 13 bewegt wird. Das ringförmige Dichtungsbauteil 72 ermöglicht die Gleitbewegung des Ventilelements 70 relativ zu der Antriebswelle 18, während es gleichzeitig zwischen dem Ventilelement 70 und der Antriebswelle 18 abdichtet.
Wenn das Ventilelement 70 beweglich in der welleninternen Passage 61 eingeführt ist, wird ein ringförmiger Raum 75 definiert, welcher koaxial mit dem Ventilelement 70 ist, um die äußere periphere Oberfläche des Hauptkörpers 71 zwischen den gepaarten ringförmigen Dichtungsbauteilen 72. Der ringförmige Raum 75 kann mit dem Hochdruckkommunikationsloch 65 und dem Niedrigdruckkommunikationsloch 66 kommunizieren. Das Hochdruckkommunikationsloch 65 und das Niedrigdruckkommunikationslochs 66 entsprechen der Mehrzahl an Kommunikationspassagen, welche eine Kommunikation zwischen dem ringförmigen Raum 75 und den Einführungspassagen 60 bereitstellt. Der ringförmige Raum 75, das Hochdruckkommunikationsloch 65 und das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 wirken zusammen, um die Restgas-Bypasspassage auszuformen. Durch die Restgas-Bypasspassage wird Restkühlgas von einer der Zylinderbohrungen 32, in welcher der Abgabephasenbetrieb beendet ist, in eine andere der Zylinderbohrungen 32 eingeführt, in welcher der Kompressionsphasenbetrieb stattfindet.
Das Ventilelement 70 hat ein Ventilloch 74, welches sich axial durch den Hauptkörper 71 erstreckt und an den entgegengesetzten Endoberflächen geöffnet ist. Der Durchmesser des Ventilloches 74 ist kleiner als der der welleninternen Passage 71 und des Loches 48. Ein Raum 77 ist in dem Wellenloch 17 durch die Endoberfläche des Ventilelements 70 definiert. Der Raum 77 ist zu dem Loch 48 offen. Das Ventilloch 74 stellt eine Fluidkommunikation zwischen der welleninternen Passage 61 und dem Raum 77 bereit. Da der Raum 77 sich in Kommunikation mit der Saugkammer 37 durch das Loch 48 befindet, hat der Raum 77 einen Druck, welcher dem Saugdruck entspricht. Das Ventilloch 74 dient als ein Drosselloch. Das heißt, das Ventilloch 74 dient als ein Teil der Leckpassage, insbesondere als ein Drosselloch der Leckpassage, und auch als ein Teil der Ölpassage. Das Loch 48, welches auch als ein Drosselloch dient, ist dazu ausgelegt, die Drücke zu differenzieren, welche auf die entgegengesetzten Endoberflächen des Ventilelements 70 aufgebracht werden, und die Druckdifferenz derart einzustellen, um so die Hin- und Herbewegung des Ventilelements 70 zu steuern. Die Endoberfläche des Ventilelements 70, welche dem Lochabschnitt 63 mit kleinem Durchmesser zugewandt ist, wird dem Druck PC unterworfen in der Kontrolldruckkammer 16 und die Endoberfläche des Ventilelements 70, welche der ventilformenden Platte 40 zugewandt ist, wird dem Saugdruck PS unterworfen.
Eine Schraubenfeder 76 ist zwischen der ventilformenden Platte 40 und dem Ventilelement 70 angebracht. Die Schraubenfeder 76 ist eine Kompressionsfeder, welche das Ventilelement 70 hin zu der Stufenoberfläche 67 der Antriebswelle drängt. Wenn keine signifikante Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS besteht, wird das Ventilelement 70 durch die drängende Kraft der Schraubenfeder 76 auf die Stufenoberfläche 67 gepresst. Wenn der Druck PC größer ist als der Saugdruck PS und eine Kraft erzeugt, welche größer als die drängende Kraft der Schraubenfeder 76 ist, wird das Ventilelement 70 weg von der Stufenoberfläche 67 der Antriebswelle 18 gegen die drängende Kraft der Schraubenfeder 76 bewegt. In anderen Worten ist das Ventilelement 70 bewegbar in der Richtung der Achse P der Antriebswelle 18 durch die Druckdifferenz über die entgegengesetzten Seiten des Ventilelements 70. Eine Niedrigreibungsbeschichtung wird auf den Teil der Schraubenfeder 76 aufgebracht, welche sich mit dem Ventilelement 70 in Kontakt befindet, so dass das Gleiten der Schraubenfeder 76 relativ zu dem Ventilelement 70 erleichtert wird. Daher wird verhindert, dass die Schraubenfeder 76 mit der Antriebswelle 18 rotiert.
Der Kompressor der vorliegenden Erfindung weist einen Ventilmechanismus auf, welcher die Restgas-Bypasspassage hat und integral mit der Antriebswelle 18 in dem Wellenloch 17 betreibbar ist. Der Ventilmechanismus ist mit dem ringförmigen Raum 75 ausgestattet, welcher um die äußere Peripherie des Ventilelements 70 in der welleninternen Passage 61, dem Hochdruckkommunikationsloch 65 und dem Niedrigdruckkommunikationsloch 66 ausgeformt ist. Der Ventilmechanismus kann betrieben werden, um selektiv die Restgas-Bypasspassage mit den Einführungspassagen 60 zu verbinden und zu trennen in Übereinstimmung mit der Rotation der Antriebswelle 18.
Wenn das Ventilelement 70 axial beweglich eingeführt ist, werden der ringförmige Raum 75 und der Lochabschnitt 63 von kleinem Durchmesser, welcher mit dem Ventilloch 74 des Ventilelements 70 kommuniziert, in der welleninternen Passage 61 getrennt und kommunizieren nicht miteinander. In anderen Worten trennt das Ventilelement 70 die Restgaspassage und die welleninterne Passage 61 und bewirkt, dass das Ventilloch 74 des Ventilelements zu der welleninternen Passage 61 hingeöffnet ist.
Im Folgenden wird der Betrieb des Kompressors der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wenn der Kompressor seinen Betrieb beginnt, wird Kühlgas von dem externen Kühlkreislauf 53 durch die Saugpassage 51 in die Saugkammer 37 eingeführt. Während der Saugphase wird der Kolben 33 von dem oberen Totpunktzentrum hin zu dem unteren Totpunktzentrum in der Zylinderbohrung 32 bewegt und das Saugventil 45 ist geöffnet, wodurch das Kühlgas in der Saugkammer 37 in die Zylinderbohrung 32 durch die Saugöffnung 43 eingeführt wird. Das Abgabeventil 46 wird mit der Ventilplatte 39 in Kontakt gehalten, wodurch die Abgabeöffnung 44 geschlossen wird, weil in der Zylinderbohrung 32 ein reduzierter Druck besteht im Vergleich mit einem hohen Druck in der Abgabekammer 38. Während dem darauffolgenden Kompressionsphasenbetrieb wird der Kolben 33 von dem unteren Totpunktzentrum hin zu dem oberen Totpunktzentrum bewegt, mit dem Ergebnis, dass der Druck in der Zylinderbohrung 32 erhöht wird, um das Kühlgas in der Zylinderbohrung 32 zu komprimieren.
Während dem Abgabephasenbetrieb wird das Abgabeventil 46 gebogen, um dadurch die Abgabeöffnung 44 zu öffnen, so dass das Kühlgas in der Zylinderbohrung 32 durch die Abgabeöffnung 44 in die Abgabekammer 38 abgegeben wird. Gleichzeitig wird das Saugventil 45 mit der Ventilplatte 39 in Kontakt gebracht, um die Saugöffnung 43 zu schließen, weil ein niedriger Druck in der Saugkammer 37 besteht und ein erhöhter Druck in der Zylinderbohrung 32 besteht. Wenn der Kolben 33 zu dem oberen Totpunktzentrum bewegt wird und das Kühlgas in der Zylinderbohrung 32 in die Abgabekammer 38 abgegeben ist, um den Druck in der Zylinderbohrung 32 zu verringern, wird das Abgabeventil 46 in seine ursprüngliche Form zurückgeführt durch eine elastische Rückführkraft, welche beibehalten worden ist durch das Biegen des Abgabeventils 37. Daher wird das Abgabeventil 46 weg von dem Rückhalter 47 bewegt und schließt die Abgabeöffnung 44. Das Kühlgas, welches von der Zylinderbohrung 32 in die Abgabekammer 38 abgegeben wird, wird über die Abgabepassage 52 an den externen Kühlkreislauf 43 abgegeben.
Wenn die Antriebswelle 18 durch den Betrieb des Kompressors rotiert wird, wird die Taumelscheibe 26 mit der Antriebswelle 18 rotiert. Mit der Rotation der Taumelscheibe 26 führt jeder Kolben eine Hin-und-Herbewegung in seiner zugehörigen Zylinderbohrung 32 aus. Wenn der Kolben 33 anfängt, sich von dem oberen Totpunktzentrum hin zu dem unteren Totpunktzentrum in der Zylinderbohrung 32 zu bewegen, findet der Saugphasenbetrieb in der Zylinderbohrung 32 statt. Wenn der Kolben 33 anfängt, sich von dem unteren Totpunktzentrum zu dem oberen Totpunktzentrum in der Zylinderbohrung 32 zu bewegen, findet der Kompressions- und Abgabephasenbetrieb in der Zylinderbohrung 32 statt.
Beispielsweise ist in einem Zustand des Kompressors, wie in 3 gezeigt ist, der Abgabephasenbetrieb, im welchem der Kolben 33 zu dem oberen Totpunktzentrum bewegt wird, vollendet und die Saugphase steht kurz bevor in der Zylinderbohrung 32 (32A). Die Zylinderbohrungen 32 (32D, 32E) befinden sich in der Kompressionsphase, in welcher deren jeweilige Kolben 33 hin zu dem oberen Totpunktzentrum bewegt werden. Die Zylinderbohrungen 32 (32B, 32C) befinden sich in der Saugphase, in welcher die jeweiligen Kolben 33 hin zu dem unteren Totpunktzentrum bewegt werden.
Während des Betriebs des Kompressors bei maximaler Fördermenge ist der Druck PC in der Steuerungsdruckkammer gering und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 mit Bezug auf eine gedachte Ebene, welche sich rechtwinklig zu der Achse P der Antriebswelle 18 erstreckt, wird maximal. Wie in 2 gezeigt, wird das Ventilelement bei der maximalen Fördermenge auf die Stufenoberfläche 67 gedrückt. Die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS ist klein, so dass die drängende Kraft der Schraubenfeder 76 größer ist als die Kraft, welche durch die Druckdifferenz erzeugt wird, um das Ventilelement 70 weg von der Stufenoberfläche 67 zu drängen. Wenn das Ventilelement 70 an die Stufenoberfläche 67 gepresst ist, befindet sich der ringförmige Raum 75 in Kommunikation mit dem Hochdruckkommunikationsloch 65 und dem Niedrigdruckkommunikationsloch 66. In anderen Worten befindet sich die Restgas-Bypasspassage in Kommunikation, wenn die Taumelscheibe 26 in ihrem maximalen Neigungswinkel positioniert ist. Bei dem Betrieb mit maximaler Fördermenge wird die Restgas-Bypasspassage vollständig geöffnet.
In dem in 3 gezeigten Zustand des Kompressors wird bewirkt, das der Ventilmechanismus des Hochdruckkommunikationslochs 65 in der Antriebswelle 18 mit der Einführungspassage 60 (60A) verbunden wird, welche mit der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) verbunden ist. Gleichzeitig ist das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 in der Antriebswelle 18 mit der Einführungspassage 60 (60D) verbunden, welche mit der Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D) verbunden ist. Daher wird Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) in die Zylinderbohrung 32 (32D) gezogen und fließt durch die Einführungspassage 60 (60A), den ringförmigen Raum 75, das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 und die Einführungspassage 60 (60D). Mit Bezug auf 3 wird der Fluss von Kühlgas durch die Pfeile R angezeigt. Ein Teil der äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle 18, welche sich axial zwischen dem Hochdruckkommunikationsloch 65 (Niedrigdruckkommunikationsloch 66) und der Steuerungsdruckkammer 16 erstreckt, befindet sich in Gleitkontakt mit dem Zylinderblock 11 über den gesamten Umfang der Antriebswelle 18. Dies stellt eine Dichtung bereit, um ein Lecken von Kühlgas aus dem Wellenloch 17 zu verhindern. Ein Teil der äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle 18, welche sich axial zwischen dem Hochdruckkommunikationsloch 65 (Niedrigkommunikationsloch 66) und dem hinteren Ende der Antriebswelle 18 erstreckt, befindet sich in Gleitkontakt mit dem Zylinderblock 11 über den gesamten Umfang der Antriebswelle 18. Dies stellt eine Dichtung bereit und verhindert ein Lecken des Kühlgases aus dem Wellenloch 17. Die äußere Umfangsoberfläche des ringförmigen Dichtungsbauteils 72 des Ventilelements 70 befindet sich in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsoberfläche der welleninternen Passage 61 über deren gesamten Umfang, wodurch das Lecken von Kühlgas von dem ringförmigen Raum 75 verhindert wird.
Der Druck in der Zylinderbohrung 32 (32A) ist in die Nähe des Saugdrucks reduziert durch das Einführen von dem Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D). Dies bewirkt, dass der Druck in der Zylinderbohrung 32 (32D) erhöht wird, bis er ein wenig größer ist als der Saugdruck.
Dann bewirkt der Ventilmechanismus mit der Rotation der Antriebswelle 18 im Uhrzeigersinn, was durch den Pfeil in 3 angezeigt ist, dass das Hochdruckkommunikationsloch 65 von der Einführungspassage 60 (60A) und das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 von den Einführungspassagen 60 (60D) getrennt wird. In einem derartigen Zustand befinden sich die Zylinderbohrung 32 (32A) und die Zylinderbohrung 32 (32D) nicht jeweils in Kommunikation mit dem Hochdruckkommunikationsloch 65 und dem Niedrigdruckkommunikationsloch 66 und der Saugphasenbetrieb findet in der Zylinderbohrung 32 (32A) statt, während der Kompressionsphasenbetrieb in der Zylinderbohrung 32 (32D) stattfindet. Mit einer weiteren Rotation der Antriebswelle 18 bewirkt der Ventilmechanismus, dass das Hochdruckkommunikationsloch mit der Einführungspassage 60 (60B) verbunden wird und dass das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 mit der Einführungspassage 60 (60E) verbunden wird. Daher kann Hochdruckrestgas in der Zylinderbohrung 32 (32B) in die Zylinderbohrung 32 (32E) fließen, und es kann durch die Einführungspassage 60 (60B), das Hochdruckkommunikationsloch 65, den ringförmigen Raum 75, das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 und die Einführungspassage 60 (60E) fließen.
Während des Betriebs des Kompressors bei maximaler Fördermenge ist auf der anderen Seite der Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 hoch und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 mit Bezug auf die gedachte Ebene, welche sich rechtwinklig zu der Achse P der Antriebswelle 18 erstreckt, wird minimal. Wie in 5 gezeigt, wird das Ventilelement 70 in eine Position bewegt, welche von der Stufenoberfläche 67 beabstandet ist. Die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS ist erhöht aufgrund des erhöhten Drucks in der Steuerungsdruckkammer 16, so dass die durch die Druckdifferenz erzeugte Kraft, welche das Ventilelement 70 von der Stufenoberfläche 67 wegdrängt, größer wird als die drängende Kraft der Schraubenfeder 76. In diesem Zustand ist die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bei einem speziell eingestellten Druck oder größer. Wenn das Ventilelement 70 weg von der Stufenoberfläche 67 positioniert ist, sind das Hochdruckkommunikationsloch 65 und das Niedrigdruckkommunikationsloch 67 jeweils durch das ringförmige Dichtungsbauteil 72 geschlossen. Daher befindet sich der ringförmige Raum 75 weder mit dem Hochdruckkommunikationsloch 65, noch mit dem Niedrigkommunikationsloch 66 in Kommunikation, wie in 6 gezeigt. In anderen Worten trennt das Ventilelement 70 die Restgas-Bypasspassage, wenn die Taumelscheibe 26 bei ihrem minimalen Neigungswinkel positioniert ist. Bei dem Betrieb bei minimaler Fördermenge ist die Restgas-Bypasspassage vollständig geschlossen.
Wenn der Kompressor in dem in 6 gezeigten Zustand ist, ist das Hochdruckkommunikationsloch 65 mit der Einführungspassage 60 (60A) verbunden, welche sich in Kommunikation mit der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) befindet. Gleichzeitig ist das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 mit der Einführungspassage 60 (60D) verbunden, welche sich in Kommunikation mit der Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D) befindet. Da die Restgas-Bypasspassage geschlossen ist, fließt Hochdruckrestgas in der Zylinderbohrung 32 (32A) nur zu der Einführungspassage 60 (60A). Die Restgas-Bypasspassage kann kommunizieren, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 66 bei seinem maximalen Neigungswinkel ist und kann nicht kommunizieren, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe bei dem speziellen Winkel oder geringer ist, was den minimalen Neigungswinkel mitumschließt.
Während es Betriebs des Kompressors bei einer mittleren Fördermenge, oder wenn der Kompressor entweder mit dem maximalen oder der minimalen Fördermenge betrieben wird, wird die Position des Ventilelements 70 auch in Übereinstimmung mit der Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS verändert. Wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS einen speziellen Druck erreicht oder größer wird, unterbindet das Ventilelement 70 die Fluidkommunikation zwischen den Einführungspassagen 60 und der Restgas-Bypasspassage, so dass Hochdruckrestgas von der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) nicht in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D) eingeführt wird. Daher tritt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bei dem speziellen Wert liegt oder größer ist, keine Erzeugung von Lärm auf und die Verschlechterung des COP durch den Einfluss der Druckwellenform in den Zylinderbohrungen 32 und das Lecken von Kühlgas von der Zylinderbohrung 32 in die Steuerungsdruckkammer 16 tritt nicht auf.
Während des Betriebs des Kompressors stellt das Öl in der Steuerungsdruckkammer 16 eine Schmierung für gleitende Teile wie z. B. das Radiallager 23 und das Axiallager 24 bereit. Nach der Schmierung von beispielsweise dem Axiallager 24 fließt das Öl durch die Ölpassage 25, um so die Wellendichtungsvorrichtung 21 in dem Wellenloch 20 zu kühlen. Das Öl in dem Loch 64 wird durch den Lochabschnitt 63 von kleinem Durchmesser der welleninternen Passage 61 und das Ventilloch 74 des Ventilelements 70 geleitet und durch das Loch 48 in die Saugkammer 37 gezogen.
Der Kompressor gemäß der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Effekte:

(1) Die Position des Ventilelements 70 kann durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungskammer 16 und dem Saugdruck PS verändert werden. Wenn die Druckdifferenz einen bestimmten Druck erreicht oder darüber hinausgeht, unterbindet das Ventilelement 70 eine Fluidkommunikation zwischen der Einführungspassage 60 und der Restgas-Bypasspassage. Bei der maximalen Fördermenge, bei welcher die Taumelscheibe 26 ihren maximalen Neigungswinkel hat, wird das Ventilelement dort positioniert, wo es eine Fluidkommunikation zwischen den Einführungspassagen 60 und der Restgas-Bypasspassage bereitstellt, mit dem Ergebnis, dass das Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 eingeführt wird. Wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Druck PS bei dem bestimmten Druck ist oder darüber hinausgeht, d. h., der Neigungswinkel der Taumelscheibe 26 bei dem bestimmten Winkel oder weniger ist bei der mittleren Fördermenge, wird das Ventilelement 70 in einer Position angeordnet, in welcher es die Kommunikation zwischen den Einführungspassagen 60 und der Restgas-Bypasspassage unterbindet, mit dem Ergebnis, dass Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 nicht in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 eingeführt wird. Daher ist es, wenn der Kompressor in einem Zustand betrieben wird, welcher bewirkt, dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bei dem bestimmten Wert liegt oder größer ist, weniger wahrscheinlich, dass der Einfluss der Wellenform des Drucks in der Zylinderbohrung 32 Lärm und eine Verschlechterung des COP bewirkt, und ein Lecken von Kühlgas von der Zylinderbohrung 32 in die Steuerungsdruckkammer 16 tritt kaum auf.
(2) Die Öffnung der Restgas-Bypasspassage, welche durch die Bewegung des Ventilelements 70 verändert wird, ist in Übereinstimmung mit der Fördermenge des Kompressors im Betrieb variabel. Der Fluss des Hochdruckrestgases, welches durch die Restgas-Bypasspassage fließt, kann in Übereinstimmung mit der Fördermenge des Kompressors gesteuert werden.
(3) Das Wellenelement 70 ist in die welleninterne Passage 61 eingeführt, welche in der Antriebswelle 16 ausgeformt ist, und die Antriebswelle 18 hat in sich das Hochdruckkommunikationsloch 65 und das Niedrigkommunikationsloch 66, wodurch die Einführungspassagen 60 mit der Restgas-Bypasspassage kommunizieren können. Wenn die Einführungspassagen 60 mit der Restgas-Bypasspassage durch das Hochdruckkommunikationsloch 65 und das Niedrigdruckkommunikationsloch 66 verbunden sind, kann Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 eingeführt werden.
(4) Das Ventilloch 74, welches als Drosselloch dient, ist derart ausgeformt, dass es sich in der Richtung der Achse der Antriebswelle 18 erstreckt und ist koaxial mit der welleninternen Passage 61 angeordnet. Das Ventilloch 74 dient als ein Loch, welches die Druckdifferenz über das Ventilelement 70 in der Richtung der Achse einstellt. Das Ventilloch 74 dient auch als eine Drosselung in der Leckpassage, welche das Kühlgas von der Steuerungsdruckkammer 16 an den Saugdruckbereich freigibt.
(5) Der ringförmige Raum 75, welcher um den äußeren Umfang des Ventilelements 70 ausgeformt ist, kann mit den Einführungspassagen 60, in Abhängigkeit von der Position des Ventilelements 70 in der Richtung der Achse der Antriebswelle 18 kommunizieren. Der ringförmige Raum 75, welcher sich um den gesamten Umfang des Ventilelements 70 erstreckt, kann einfach ausgeformt werden. Zusätzlich führt der ringförmige Raum 75 die Funktion der Restgas-Bypasspassage aus, sogar wenn das Ventilelement 70 relativ zu der Antriebswelle 18 leicht rotiert wird, so dass kein Rotationsbeschränkungsbauteil erforderlich ist, um die Rotation des Ventilelements 70 relativ zu der Antriebswelle 18 zu beschränken.
(6) Das Ventilelement 70 ist mit den gepaarten ringförmigen Dichtungsbauteilen 72 ausgeformt, welche in der Richtung der Achse der Antriebswelle 18 beabstandet sind und auf dem äußeren Umfang des Ventilelements 70 montiert sind, und der ringförmige Raum 75 ist in der welleninternen Passage 61 durch die äußere Umfangsoberfläche des Ventilelements 70 und die gepaarten Dichtungsbauteile 72 ausgeformt. Die ringförmigen Dichtungsbauteile 72 verstärken die Hermetizität bzw. den hermetischen Abschluss des ringförmigen Raums 75 in der welleninternen Passage 61, wodurch ein Lecken von Kühlgas von dem ringförmigen Raum 75 zu der welleninternen Passage 61 und zu dem Saugdruckbereich verhindert werden kann.

Im Folgenden wird der Kompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der Kompressor der zweiten Ausführungsform ist ebenso in einem Fahrzeug montiert und wird für eine Fahrzeugklimaanlage verwendet, unterscheidet sich aber von der ersten Ausführungsform in der Konfiguration des Ventilelements 80. Ähnliche Teile oder Elemente sind durch ähnliche Referenz- bzw. Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.
Mit Bezugnahme auf die 7A und 7B ist das Ventilelement 80 in dem Lochabschnitt 62 von großem Durchmesser der welleninternen Passage 61 eingeführt. Das Ventilelement 80 ist axial und hin-und-her-bewegbar in der Antriebswelle 18 montiert. Das Ventilelement 80 der vorliegenden Ausführungsform hat eine äußere Umfangsoberfläche 81 und eine Nut 82, welche in der äußeren Umfangsoberfläche 81 ausgeformt ist. Die äußere Umfangsoberfläche 81 hat einen Durchmesser, welcher klein genug ist, dass sie in den Lochabschnitt 62 von großem Durchmesser der welleninternen Passage 61 eingeführt werden kann. Die äußere Umfangsoberfläche 81 des Ventilelements 80 ist mit einer Beschichtung bzw. Beschichtungsschicht (nicht gezeigt) ausgestattet, welche gegen einen Abrieb bzw. eine Reibungserosion schützt, welche durch den Gleitkontakt des Ventilelements 80 mit der Antriebswelle 18 hervorgerufen wird. Wenn das Ventilelement 80 in den Lochabschnitt 62 von großem Durchmesser der welleninternen Passage 61 eingeführt ist, formt die Nut 82 einen ringförmigen Raum 85 um das Ventilelement 80. Das Ventilelement 80 hat ein Ventilloch 84, welches sich durch das Ventilelement 80 in der Axialrichtung der Antriebswelle 18 erstreckt und an der entgegengesetzten Endoberfläche des Ventilelements 80 geöffnet ist. Das Ventilloch 84 dient als das Drosselloch. Das Ventilloch 84 ist koaxial zu und in Kommunikation mit der welleninternen Passage 61 und auch mit dem Saugdruckbereich angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Ventilelement 80 durch die drängende Kraft der Schraubenfeder 26 bei der maximalen Fördermenge an die Stufenoberfläche 67 gedrückt gehalten. Daher befindet sich der ringförmige Raum 85 in Kommunikation mit dem Hochdruckkommunikationsloch 65 und dem Niedrigkommunikationsloch 66, so dass das Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 eingeführt wird. Bei der maximalen Fördermenge ist die Restgas-Bypasspassage vollständig geöffnet. Bei der minimalen Fördermenge ist die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bei einem bestimmten Druck oder größer und erzeugt eine Kraft, welche größer ist als die drängende Kraft der Schraubenfeder 76, wodurch das Ventilelement 80 weg von der Stufenoberfläche 67 bewegt wird. In diesem Zustand befindet sich der ringförmige Raum 85 nicht in Kommunikation mit dem Hochdruckkommunikationsloch 65 und dem Niedrigdruckkommunikationsloch 66, so dass das Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 nicht in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 geleitet wird. Bei der minimalen Fördermenge ist die Restgas-Bypasspassage vollständig geschlossen. Zusätzlich ist das Ventilelement 80 auch bei einem Betrieb mit mittleren Fördermengen durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bewegbar. Wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS einen bestimmten Wert erreicht oder größer wird, unterbindet das Ventilelement 80 die Fluidkommunikation zwischen den Einführungspassagen 60 und der Restgas-Bypasspassage. In anderen Worten wird das Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) nicht in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D) eingeführt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und demk Saugdruck PS den bestimmten Druck erreicht oder darüber hinausgeht.
Die zweite Ausführungsform bietet im Wesentlichen dieselben Effekte (1) bis (5) der ersten Ausführungsform. Zusätzlich benötigt das Ventilelement 80, bei welchem der ringförmige Raum 85 durch die Nut 82 in dem Ventilelement 80 ausgeformt wird, kein ringförmiges Dichtungsbauteil wie z. B. 72, und keine Nut wie z. B. 73 für die Montage des ringförmigen Dichtungsbauteils 72. Daher können die Herstellungskosten des Ventilelements 80 reduziert werden.
Im Folgenden wird ein Kompressor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Kompressor der dritten Ausführungsform ist auch in einem Fahrzeug montiert und wird als eine Fahrzeugklimaanlage verwendet, unterscheidet sich aber von der vorstehenden Ausführungsform in der Form des Ventilelements. Ähnliche Teile oder Elemente werden durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung dieser wird nicht wiederholt (Ventilelement).
Mit Bezug auf 8A weist der Kompressor der dritten Ausführungsform eine Antriebswelle 90 auf, welche einen Durchmesser hat, welcher wesentlich kleiner ist als der des Wellenloches 17, und welche in das Wellenloch 17 eingeführt ist. Ein Raum 91 ist in dem Wellenloch 17 zwischen dem äußeren Umfang der Antriebswelle 90 und der inneren Umfangsoberfläche des Zylinderblocks 11, welcher das Wellenloch 17 ausformt, ausgeformt. Der Raum 91 befindet sich in Kommunikation mit der Steuerungsdruckkammer 16. Zwei Löcher 92 sind durch die Ventilplatte 39, die ventilformenden Platten 40, 41 und die rückhalterformende Platte 42 in Positionen ausgebildet, welche dem Raum 91 entsprechen. Der Raum 91 und die Löcher 92 dienen als die Leckpassage des Kompressors.
Ein zylindrisches Ventilelement 93 ist auf der Antriebswelle 90 montiert. Wie in 8B gezeigt, hat das Ventilelement 93 ein Einführungsloch 94, durch welches die Antriebswelle 90 eingeführt ist. Das Einführungsloch 94 des Ventilelements 93 hat einen Durchmesser, welcher geringfügig größer ist als der äußere Durchmesser der Antriebswelle 90, und das Ventilelement 93 hat einen äußeren Durchmesser, welcher geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Wellenlochs 17. Obwohl das Ventilelement 93, welches an der Antriebswelle 90 montiert ist, in der Richtung der Achse der Antriebswelle bewegbar ist, wird die Bewegung des Ventilelements 93 in der Umfangsrichtung der Antriebswelle 90 oder eine Rotation relativ zu der Antriebswelle 90 durch ein Rotationsbeschränkungsbauteil (nicht gezeigt) beschränkt. Daher kann das Ventilelement 93 integral mit der Antriebswelle 90 rotiert werden. Eine Nut 95 ist in der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilelements 93 ausgeformt und erstreckt sich in deren Umfangsrichtung. Die Nut 95 bildet einen Raum 96, welcher eine Fluidkommunikation zwischen der Hochdruckeinführungspassage 60 (60A) und der Niedrigdruckeinführungspassage 60 (60D) bereitstellt, so dass der Raum 96 einen Teil der Restgas-Bypasspassage ausbildet. Die Dimension bzw. Abmessung der Nut 95 in der Umfangsrichtung des Ventilelements 93 wird durch die relativen Positionen der Hochdruckeinführungspassage 60 (60A) und der Niedrigdruckeinführungspassage 60 (60D) bestimmt.
Das Ventilelement 93 hat ein Ventilloch 97, welches sich dadurch in Axialrichtung der Antriebswelle 18 erstreckt. Mit Bezugnahme auf 8A trennt das auf der Antriebswelle 90 montierte Ventilelement 93 den Raum 91 in einem Frontabschnitt und einen hinteren Abschnitt auf, das Ventilloch 97 stellt eine Fluidkommunikation zwischen dem Frontabschnitt und dem hinteren Abschnitt des Raumes 91 bereit. Das Ventilloch 97 entspricht dem Drosselloch und dient insbesondere als Drosselloch für die Leckpassage. Das Ventilloch 97 hat einen Durchmesser, welcher kleiner ist als das Loch 92.
Eine Schraubenfeder 98 ist zwischen der ventilformenden Platte 40 und dem Ventilelement 93 angeordnet. Die Schraubenfeder 98 ist eine Kompressionsfeder und entspricht einem drängenden Bauteil bzw. Druckbauteil, welches das Ventilelement 93 hin zu einer Position drängt, in welcher der Raum 96 und die Einführungspassagen 60 miteinander in Kommunikation gebracht werden. Die Antriebswelle 90 ist mit einem Stopper 99 ausgeformt, welcher die Bewegung des Ventilelements 93 in der Axialrichtung begrenzt. Wenn keine signifikante Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS besteht, wird das Ventilelement 93 an den Stopper 99 gepresst durch die drängende Kraft der Schraubenfeder 98. Wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS groß wird und die durch die Druckdifferenz erzeugte Kraft größer wird als die drängende Kraft der Schraubenfeder 98, wird das Ventilelement 93 weg von dem Stopper 99 in eine Position bewegt, in welcher das Ventilelement 93 die Fluidkommunikation zwischen den Einführungspassagen 60 und dem Rahmen 96 unterbindet.
Bei einem Betrieb mit maximaler Fördermenge wird das Ventilelement 93 durch die Schraubenfeder 98 derart gedrängt, dass es dort positioniert ist, wo sich der Raum 96 in Kommunikation mit der Hochdruckeinführungspassage 60 (60A) und der Niedrigdruckeinführungspassage 60 (60D) befindet. In diesem Zustand kann Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D) gezogen werden. Bei dem Betrieb mit maximaler Fördermenge ist die Restgas-Bypasspassage vollständig geöffnet. Bei der minimalen Fördermenge ist die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bei dem bestimmten Druck oder wird größer, so dass das Ventilelement 93, welches durch die Schraubenfeder 98 gedrängt wird, dort positioniert ist, wo das Ventilelement 93 die Kommunikation zwischen dem Raum 96 und der Hochdruckeinführungspassage 60 (60A) und der Niedrigdruckeinführungspassage 60 (60D) unterbindet. Daher wird Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 (32A) nicht in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 (32D) eingeführt. Bei dem Betrieb mit minimaler Fördermenge ist die Restgas-Bypasspassage vollständig geschlossen. Bei dem Betrieb mit einer mittleren Fördermenge ist das Ventilelement 93 durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS bewegbar. Wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 16 und dem Saugdruck PS einen bestimmten Druck erreicht oder größer wird, wird das Ventilelement 93 in eine Position bewegt, in welcher es die Kommunikation zwischen dem Raum 96 und der Hochdruckeinführungspassage 60 (60A) und der Niedrigdruckeinführungspassage 60 (60D) unterbindet. In anderen Worten, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck PC in der Steuerungsdruckkammer 60 und dem Saugdruck PS bei dem bestimmten Druck liegt oder größer ist bei einer mittleren Fördermenge, wird Hochdruckrestgas in der Hochdruckzylinderbohrung 32 nicht in die Niedrigdruckzylinderbohrung 32 geleitet. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass der Einfluss der Wellenform des Drucks in der Zylinderbohrung 32 zu Lärm oder einer Abnahme in dem COP führt und ein Lecken von Kühlgas von den Zylinderbohrungen 32 in die Steuerungsdruckkammer 16 tritt bei der mittleren Fördermenge kaum auf.
Das Ventilloch 97 dient als ein Drosselloch, welches die Druckdifferenz über das Ventilelement 93 in Axialrichtung der Antriebswelle 18 einstellt und auch als ein Drosselloch in der Leckpassage, welche das Kühlgas von der Steuerungsdruckkammer 16 zu dem Saugdruckbereich freigibt. Weiterhin ist kein Kommunikationsloch erforderlich, welches innerhalb der Antriebswelle 90 ausgeformt ist, weil der Raum 91 in dem Wellenloch 17 zwischen der äußeren Umfangsoberfläche der Antriebswelle 90 und der inneren Umfangsoberfläche des Zylinderblocks 11 ausgeformt ist.
In Folgenden wird der Kompressor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Kompressor der vierten Ausführungsform ist auch an einem Fahrzeug montiert und wird als eine Fahrzeugklimaanlage verwendet, unterscheidet sich von der vorstehenden Ausführungsform aber in der Position der Schraubenfeder. Gleiche bzw. ähnliche Teile oder Elemente sind durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung dieser wird nicht wiederholt.
Mit Bezugnahme auf 9 ist in dem Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform das Ventilelement 70 in den Lochabschnitt 62 mit großen Durchmesser der Antriebswelle 18 eingeführt. Die Antriebswelle 18 weist eine Abdeckung 101 auf, welche die Öffnung des Lochabschnitts 62 mit großem Durchmesser schließt. Die Abdeckung 101 hat in ihrem Zentrum ein Loch 102, welches im Wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie das Ventilloch 74 des Ventilelements 70. In dieser Ausführungsform wird die Schraubenfeder 76 zwischen dem Ventilelement 70 und der Abdeckung 101 in einem komprimierten Zustand gehalten, so dass die Schraubenfeder 76 in dem Lochabschnitt 62 mit großen Durchmesser untergebracht ist. Die Schraubenfeder 76 rotiert mit der Antriebswelle 18, so dass kein Gleitkontakt zwischen der Schraubenfeder 76 und den Teilen um die Schraubenfeder 76, wie z. B. dem Hauptkörper 71, der Abdeckung 101 und der Antriebswelle 118 auftritt. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Eingriffsbauteil bereitgestellt sein kann in zumindest einem von dem Ventilelement 70 und der Abdeckung 101 für die Montage der Schraubenfeder 76.
Die vierte Ausführungsform bietet im Wesentlichen die gleichen Effekte wie die erst Ausführungsform. Zusätzlich ist gemäß der vierten Ausführungsform die Schraubenfeder 76 frei von Gleitkontakt mit den Teilen um die Schraubenfeder 76 mit der Rotation der Antriebswelle 18 und daher frei von Reibungsabtrag bzw. Reibungserosion, welche durch die Gleitbewegung relativ zu der Antriebswelle 18 hervorgerufen werden kann. Daher wird die Verlässlichkeit des Kompressors erhöht.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen, sondern kann auf verschiedene Weisen abgewandelt werden innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie im Folgenden beispielhaft beschrieben.
Die Leckpassage muss nicht notwendigerweise dadurch ausgeformt werden, dass das in der Antriebswelle ausgeformte Kommunikationsloch oder der Raum, welcher um die Antriebswelle ausgeformt ist verwendet wird, wie in den vorstehenden Ausführungsformen. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Leckpassagen ausgeformt sein, eine kann in dem Zylinderblock ausgeformt sein zusätzlich zu der Leckpassage, welche durch die Verwendung des Kommunikationsloches in der Antriebswelle oder des Raumes um die Antriebswelle ausgeformt ist.
Obwohl der Raum, welcher eine Fluidkommunikation zwischen den Einführungspassagen bereitstellt, derart ausgeformt ist, dass er sich um den gesamten äußeren Umfang des Ventilelements erstreckt in der ersten und zweiten Ausführungsform, kann dieser Raum um einen Teil des Umfangs des Ventilelements, wie in der dritten Ausführungsform, ausgeformt sein. In diesem Fall kann die Abmessung des Raumes in der Umfangsrichtung des Ventilelements bestimmt werden basierend auf dem Positionsverhältnis zwischen dem Hockdruckkommunikationsloch und dem Niedrigkommunikationsloch und ein Rotationsbeschränkungsbauteil für die Beschränkung der Rotation des Ventils relativ zu der Antriebswelle kann hinzugefügt werden.
Obwohl ein Rotationsbeschränkungsbauteil nicht in der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform für die Einschränkung der Rotation des Ventils verwendet wird, kann ein jedes geeignetes Rotationsbeschränkungsbauteil in dem Ventilelement bereitgestellt werden, so dass es integral mit der Antriebswelle rotiert.
Das Niedrigdruckkommunikationsloch kann mit der Zylinderbohrung in dessen Saugphase verbunden sein anstatt mit der Zylinderbohrung in dessen Kompressionsphase.
Die Kommunikationspassagen können in dem hinteren Gehäuse oder anderen Teilen des Kompressors ausgeformt sein, wenn der Ventilmechanismus derart angeordnet ist, dass er aus dem hinteren Ende des Zylinderblocks hervorspringt. Wenn der Ventilmechanismus auswärts von dem hinteren Ende des Zylinderblocks in Axialrichtung der Antriebswelle angeordnet ist, kann die Einführungspassage in dem hinteren Gehäuse oder anderen Teilen ausgeformt sein.
Die Anwendung von Reibungsreduktionsbeschichtungen beschränkt sich nicht auf den Teil der Schraubenfeder, welcher sich mit dem Ventilelement in Kontakt befindet, sondern die Reibungsreduktionsbeschichtung kann auf die Endoberfläche des Ventilelements angewandt werden, welche sich in Kontakt mit der Schraubenfeder befindet.
Ein Gleitlager kann zwischen der Schraubenfeder und dem Ventilelement hinzugefügt werden, um die Schraubenfeder gegen die Rotation der Schraubenfeder zu halten.
Die Anwendung des Kompressors der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf einen Kompressor einer Fahrzeugklimaanlage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-125993 [0002, 0005]
JP 2015-68187 [0004, 0006]

Claims

Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge, mit: einem Gehäuse, welches in sich eine Saugkammer (37), eine Abgabekammer (38), eine Steuerungsdruckkammer (16) in Kommunikation mit der Saugkammer (37), ein Wellenloch (17) und eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen (32, 32A, 32B, 32C, 32D, 32E) hat, welche um das Wellenloch (17) angeordnet sind; einer Antriebswelle einer Antriebswelle (18, 90), welche in das Wellenloch (17) eingeführt ist und rotierbar in dem Gehäuse gelagert ist; einer Taumelscheibe (26), welche in der Steuerungsdruckkammer (16) untergebracht ist und mit der Antriebswelle (18, 90) rotierbar ist; einem Neigungswinkelveränderungsmechanismus (30), welcher ein Verändern eines Neigungswinkels der Taumelscheibe (26) mit Bezug auf eine gedachte Ebene, welche sich rechtwinklig zu einer Achse der Antriebswelle (18, 90) erstreckt, ermöglicht; einer Mehrzahl von Kolben (33), welche in den jeweiligen Zylinderbohrungen (32, 32A, 32B, 32C, 32D, 32E) aufgenommen sind und mit der Taumelscheibe (26) verbunden sind, wobei die Kolben (33) hin-und-her-bewegbar sind mit der Rotation der Antriebswelle (18, 90); einer Mehrzahl von Einführungspassagen (60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E), welche das Wellenloch 17 und die jeweiligen Zylinderbohrungen (32, 32A, 32B, 32C, 32D, 32E) verbinden; und einem Ventilmechanismus, welcher eine Restgas-Bypasspassage hat, welche ein Hochdruckrestgas in einer der Zylinderbohrungen (32, 32A, 342B, 32C, 32D, 32E), in eine andere der Zylinderbohrungen (32, 32A, 32B, 32C, 32D, 32E), welche einen Druck hat, welcher geringer ist als der der Zylinderbohrung (32, 32A, 32B, 32C, 32D, 32E) durch die Einführungspassagen (60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E) einführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilmechanismus ein Ventilelement (70, 80, 93) hat, welches auf der Antriebswelle (18, 90) montiert ist und in einer Passage angeordnet ist, welche die Steuerungsdruckkammer (16) und die Saugkammer (37) verbindet, wobei das Ventilelement (70, 80, 93) integral mit der Antriebswelle (18, 90) rotierbar ist und in einer Richtung der Achse der Antriebswelle (18, 90) durch eine Druckdifferenz über das Ventilelement (70, 80, 93) bewegbar ist, wobei eine Öffnung der Restgas-Bypasspassage durch die Bewegung des Ventilelements (70, 80, 93) in die Richtung der Achse der Antriebswelle (18, 90) verändert wird, und das Ventilelement (70, 80, 93) selektiv die Einführungspassagen (60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E) mit der Restgas-Bypasspassage mit der Rotation der Antriebswelle (18, 90) verbindet und trennt.
Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Restgas-Bypasspassage, welche durch die Bewegung des Ventilelements (70, 80, 93) verändert wird, in Übereinstimmung mit einer Fördermenge des Kompressors variabel ist.
Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (70, 80, 93) in eine welleninterne Passage (61) eingeführt ist, welche innerhalb der Antriebswelle (18, 90) ausgeformt ist, wobei die Antriebswelle (18, 90) in sich eine Mehrzahl von Kommunikationslöchern (65, 66) hat, und wobei die Einführungspassagen (60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E) mit den Restgas-Bypasspassagen durch die Kommunikationslöcher (65, 66) kommunizierbar sind.
Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (70, 80, 93) ein Drosselloch (74, 84, 97) aufweist, welches eine Fluidkommunikation zwischen den Steuerungsdruck- (16) und den Saugkammern (37) bereitstellt.
Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum (75, 85, 96), welcher mit den Einführungspassagen (60, 60A, 60B, 60C, 60D, 60E) kommunizierbar ist, um den äußeren Umfang des Ventilelements (70, 80, 93) ausgeformt ist.
Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Das Ventilelement (70, 80, 93) ein Einführungsloch (94) aufweist, durch welches die Antriebswelle (18, 90) eingeführt ist.