DE102019107949A1

DE102019107949A1 - Kolbenkompressor

Info

Publication number: DE102019107949A1
Application number: DE102019107949.7A
Authority: DE
Inventors: Akinobu Kanai; Shinya Yamamoto; Yoshinori Inoue
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-10-02
Also published as: KR20190114862A; CN110318974B; KR102138150B1; CN110318974A; US20190301439A1; US11047373B2

Abstract

Kolbenkompressor mit einem Gehäuse (1, 17, 19, 21), das einen Zylinderblock (21) mit Zylinderbohrungen (21a) aufweist. Das Gehäuse (1, 17, 19, 21) weist eine Auslasskammer (29), eine Taumelscheibenkammer (31) und ein axiales Loch (21b, 173, 192) auf. Der Kolbenkompressor enthält eine Antriebswelle (3), eine befestigte Taumelscheibe (5), einen Kolben, ein Ausstoßventil (9), einen Rotationskörper (11) und ein Steuerventil (13). Der Rotationskörper (11) weist einen zweiten Verbindungskanal (41, 42) auf, der durch Rotation der Antriebswelle (3) mit den ersten Verbindungskanälen (21d) intermittierend in Fluidverbindung steht. Eine Strömungsrate von aus den Kompressionskammern (45) in die Auslasskammer (29) ausgestoßenem Kühlgas verringert sich, wenn ein Verbindungswinkel um die Achse (O) herum pro Umdrehung der Antriebswelle (3) abhängig von einer Position des Rotationskörpers (11) in der Richtung der Achse (O) größer wird. Der Kolbenkompressor enthält eine Ansaugdrossel, die die Strömungsrate von Kühlgas in die Kompressionskammer verringert, wenn der Verbindungswinkel basierend auf dem Steuerdruck groß wird.

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2018-068570 , die am 30. März 2018 eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor.
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 5-306680 offenbart einen herkömmlichen Kolbenkompressor (nachfolgend lediglich als „Kompressor“ bezeichnet) in den 1 und 10 der oben genannten Veröffentlichung. Der Kompressor enthält ein Gehäuse, eine Antriebswelle, eine befestigte (feststehende) Taumelscheibe, eine Mehrzahl an Kolben, ein Ausstoßventil, ein Steuerventil, und einen Rotationskörper.
Das Gehäuse enthält einen Zylinderblock. Der Zylinderblock weist eine Mehrzahl an Zylinderbohrungen und einen ersten Verbindungskanal auf, der mit den Zylinderbohrungen in Fluidverbindung steht. Das Gehäuse weist eine Auslasskammer, eine Taumelscheibenkammer, ein Axialloch und eine Steuerdruckkammer auf. Die Taumelscheibenkammer dient auch als eine Ansaugkammer zum Einleiten / Einbringen eines Kühlmittels (Kältemittels) von der Außenseite des Kompressors aus. Die Taumelscheibenkammer steht mit dem Axialloch in Fluidverbindung.
Die Antriebswelle ist drehbar im Axialloch gelagert. Die befestigte Taumelscheibe ist durch Rotation der Antriebswelle in der Taumelscheibenkammer drehbar. Der Neigungswinkel der befestigten Taumelscheibe ist hinsichtlich einer Ebene senkrecht zur Antriebswelle konstant. Jeder Kolben bildet eine Kompressionskammer in der Zylinderbohrung aus und ist an die befestigte Taumelscheibe gekoppelt. Ein Ausstoßventil vom Membranventiltyp ist zwischen der Kompressionskammer und der Auslasskammer angeordnet, um in der Kompressionskammer befindliches Kühlmittel in die Auslasskammer auszustoßen. Das Steuerventil steuert den Kühlmitteldruck, um als Steuerdruck zu dienen.
Der Rotationskörper ist an einer äußeren Oberfläche der Antriebswelle vorgesehen und im Axialloch angeordnet. Der Rotationskörper trennt die Ansaugkammer und die Steuerdruckkammer. Der Rotationskörper ist integral mit der Antriebswelle im Axialloch drehbar und basierend auf dem Steuerdruck in axialer Richtung der Antriebswelle hinsichtlich der Antriebswelle bewegbar. Ein zweiter Verbindungskanal ist an der äußeren Oberfläche des Rotationskörpers ausgebildet. Der zweite Verbindungskanal steht intermittierend mit dem ersten Verbindungskanal entsprechend der Rotation der Antriebswelle in Fluidverbindung. Der zweite Verbindungskanal weist einen klein ausgebildeten Abschnitt und einen groß ausgebildeten Abschnitt an der Außenumfangsfläche des Rotationskörpers in der Umfangsrichtung des Rotationskörpers auf.
Während sich jeder Kolben des Kompressors in den Zylinderbohrungen hin- und herbewegt, werden in der Kompressionskammer ein Ansaughub zum Ansaugen des Kühlmittels, ein Kompressionshub zum Verdichten des angesaugten Kühlmittels und ein Ausstoßhub zum Ausstoßen des verdichteten Kühlmittels durchgeführt. Entsprechend der Position des Rotationskörpers des Kompressors in axialer Richtung kann der Kompressor den Verbindungswinkel um die Achse herum, durch den der erste Verbindungskanal und der zweite Verbindungskanal pro Umdrehung der Antriebswelle miteinander in Fluidverbindung stehen, ändern. Folglich kann in dem Kompressor die Strömungsrate des aus der Kompressionskammer in die Auslasskammer ausgestoßenen Kühlmittels geändert werden.
Insbesondere wird der Verbindungswinkel klein, wenn der Rotationskörper sich in der axialen Richtung im Axialloch bewegt und ein Abschnitt des zweiten Verbindungskanals, der in der Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche des Rotationskörpers klein ausgebildet ist, mit dem ersten Verbindungskanal in Fluidverbindung steht. In diesem Fall wird, wenn der Kolben sich vom oberen Totpunkt hin zum unteren Totpunkt bewegt, Kühlmittel in der Taumelscheibenkammer von dem zweiten Verbindungskanal durch den ersten Verbindungskanal in die Kompressionskammer gesaugt. Wenn der Kolben sich vom unteren Totpunkt hin zum oberen Totpunkt bewegt, werden der zweite Verbindungskanal und der erste Verbindungskanal voneinander getrennt. Im Ergebnis wird das angesaugte Kühlmittel in der Kompressionskammer verdichtet. Dann wird das verdichtete Kühlmittel in die Auslasskammer ausgestoßen.
Auf der anderen Seite wird der Verbindungswinkel groß, wenn ein Abschnitt des zweiten Verbindungskanals, der in der Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche des Rotationskörpers groß ausgebildet ist, mit dem ersten Verbindungskanal in Fluidverbindung steht. In dem Fall stehen der erste Verbindungskanal und der zweite Verbindungskanal nicht nur miteinander in Fluidverbindung, während der Kolben sich vom oberen Totpunkt hin zum unteren Totpunkt bewegt, sondern auch während der Kolben sich zu einem bestimmten Grad / Ausmaß vom unteren Totpunkt hin zum oberen Totpunkt bewegt. Aus dem Grund wird ein Teil des Kühlmittels, das in die Kompressionskammer gesaugt wird während der sich Kolben vom oberen Totpunkt hin zum unteren Totpunkt bewegt, aus der Kompressionskammer zur stromaufwärtigen Seite der Kompressionskammer hin ausgestoßen, wenn der Kolbens sich vom unteren Totpunkt hin zum oberen Totpunkt bewegt. Wenn der Kolben sich dem oberen Totpunkt annähert, werden der erste Verbindungskanal und der zweite Verbindungskanal voneinander getrennt. Folglich verringert sich die Strömungsrate des in der Kompressionskammer verdichteten Kühlmittels, sodass die Strömungsrate von aus der Kompressionskammer in die Auslasskammer ausgestoßenem Kühlmittel sich im Vergleich zu dem Fall, in dem der Verbindungswinkel klein ist, verringert.
Dennoch verringert sich die Strömungsrate des aus der Kompressionskammer in die Auslasskammer ausgestoßenen Kühlmittels in dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Kompressor kaum, wenn der Rotationskörper sich in der axialen Richtung bewegt, um den Verbindungswinkel um die Achse herum zwischen dem ersten Verbindungskanal und dem zweiten Verbindungskanal von einem kleinen Zustand auf einen großen Zustand zu ändern. Insbesondere werden in einem Betriebszustand, in dem die befestigte Taumelscheibe bei einer hohen Geschwindigkeit rotiert, der erste Verbindungskanal und der zweite Verbindungskanal voneinander getrennt, bevor das in die Kompressionskammer angesaugte Kühlmittel ausreichend zu der stromaufwärtigen Seite der Kompressionskammer ausgestoßen ist, und das Kühlmittel wird in der Kompressionskammer verdichtet. Deswegen nimmt die Strömungsrate des aus der Kompressionskammer in die Auslasskammer ausgestoßenen Kühlmittels, wenn der Verbindungswinkel von dem kleinen Zustand auf den großen Zustand geändert wird, kaum stärker ab.
Die vorliegende Erfindung (Offenbarung), die vor dem Hintergrund solcher Umstände entwickelt wurde, ist darauf gerichtet, einen Kolbenkompressor bereitzustellen, der ausgezeichnete Steuerbarkeit aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kolbenkompressor bereitgestellt, enthaltend ein Gehäuse, das einen Zylinderblock mit einer Mehrzahl an Zylinderbohrungen enthält, mit einer Auslasskammer, einer Taumelscheibenkammer und einem Axialloch, eine drehbar in das Axialloch eingesetzte und im Axialloch gelagerte Antriebswelle, eine zusammen mit der Antriebswelle in der Taumelscheibenkammer drehbare, befestigte (feststehende) Taumelscheibe, wobei ein Neigungswinkel der befestigten Taumelscheibe hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Achse der Antriebswelle konstant ist, einen Kolben, der eine Kompressionskammer in jeder Zylinderbohrung ausbildet und an die befestigte Taumelscheibe gekoppelt ist, ein Ausstoßventil, das in jeder Kompressionskammer befindliches Kühlgas in die Auslasskammer ausstößt, einen Rotationskörper, der an der Antriebswelle vorgesehen ist und der integral mit der Antriebswelle drehbar ist und, basierend auf einem Steuerdruck, in eine Richtung der Achse der Antriebswelle bezüglich der Antriebswelle bewegbar ist, und ein Steuerventil, das dazu angepasst ist, den Steuerdruck zu steuern. Der Zylinderblock weist eine Mehrzahl an ersten Verbindungskanälen auf, die mit den entsprechenden Zylinderbohrungen fluidverbunden sind. Der Rotationskörper weist einen zweiten Verbindungskanal auf, der mit den entsprechenden ersten Verbindungskanälen intermittierend durch Rotation der Antriebswelle fluidverbunden ist. Eine Strömungsrate von aus den Kompressionskammern in die Auslasskammer ausgestoßenem Kühlgas verringert sich, wenn ein Verbindungswinkel um die Achse herum, in dem der zweite Verbindungskanal mit den entsprechenden ersten Verbindungskanälen in Fluidverbindung steht, durch eine Umdrehung der Antriebswelle abhängig von einer Position des Rotationskörpers in der Richtung der Achse groß wird. Der Kolbenkompressor enthält eine Ansaugdrossel, die die Strömungsrate von Kühlgas in die Kompressionskammer verringert, wenn der Verbindungswinkel basierend auf dem Steuerdruck groß wird.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung ersichtlich, die die Grundsätze der Erfindung beispielhaft darstellen.
Figurenliste
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten durch Bezug auf die nachfolgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Figuren verstanden werden, von denen:

1 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kolbenkompressor bei einer maximalen Strömungsrate gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Längsschnittansicht ist, die den Kolbenkompressor der 1 bei einer minimalen Strömungsrate zeigt;
3 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die den Kolbenkompressor der 1 bei einer maximalen Strömungsrate zeigt;
4 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die eine Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 1 bei einer maximalen Strömungsrate zeigt;
5 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die den Kolbenkompressor und seine Umgebung der 1 bei einer minimalen Strömungsrate zeigt;
6 ein Graf ist, der die Beziehung zwischen der Änderung des Verbindungswinkels und der Änderung einer Ausstoßströmungsrate in dem Kolbenkompressor der 1 bei einer hohen Drehzahl zeigt;
7 ein Graf ist, der die Beziehung zwischen der Änderung des Verbindungswinkels und der Änderung einer Ausstoßströmungsrate in dem Kolbenkompressor der 1 bei einer niedrigen Drehzahl zeigt;
8 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kolbenkompressor bei einer maximalen Strömungsrate gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die eine Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 8 bei einer maximalen Strömungsrate zeigt;
10 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die die Ansaugdrossel und ihre Umgebung in dem Kolbenkompressor der 8 bei einer minimalen Strömungsrate zeigt;
11 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kolbenkompressor bei einer maximalen Strömungsrate gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die eine Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 11 bei einer maximalen Strömungsrate zeigt;
13 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die die Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 11 bei einer minimalen Strömungsrate ist;
14 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kolbenkompressor bei einer maximalen Strömungsrate gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die die Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 14 bei einer maximalen Strömungsrate zeigt;
15 ein teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die die Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 14 bei einer minimalen Strömungsrate zeigt;
17 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kolbenkompressor bei einer maximalen Strömungsrate gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
18 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die die Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 17 bei einer maximalen Strömungsrate zeigt; und
19 eine teilvergrößerte Längsschnittansicht ist, die die Ansaugdrossel und ihre Umgebung des Kolbenkompressors der 17 bei einer minimalen Strömungsrate zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Nachfolgende beschreibt den Kolbenkompressor gemäß einer ersten Ausführungsform bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren / Zeichnung. Die Kompressoren weisen einen Einfachkolben („single headed piston“) auf. Die Kompressoren sind in einem Fahrzeug montiert und bilden einen Teil eines Kühlkreislaufs einer Klimaanlage.
Erste Ausführungsform
In Bezug auf die 1 und 2 enthält ein Kompressor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 1, eine Antriebswelle 3, eine befestigte (feststehende) Taumelscheibe 5, eine Mehrzahl an Kolben 7, eine Ventil-bildende Platte 9, einen Rotationskörper 11, ein Steuerventil 13, eine Ansaugeinheit 15a und eine Ansaugdrossel 43a. Die Ventil-bildende Platte 9 ist ein Beispiel für ein Ausstoßventil der vorliegenden Erfindung.
Das Gehäuse 1 weist ein vorderes Gehäuse 17, ein hinteres Gehäuse 19 und einen Zylinderblock 21 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist das vordere Gehäuse 17 an der Vorderseite des Kompressors angeordnet und das hintere Gehäuse 19 an der Rückseite des Kompressors angeordnet, um die vordere und hintere Richtung des Kompressors zu definieren. Die Oberseiten der Ebenen der 1 und 2 sind als die obere Seite des Kompressors definiert und die unteren Seiten der Ebenen sind als die untere Seite des Kompressors definiert, um die obere und untere Richtung des Kompressors zu definieren. In 3 und den nachfolgenden Zeichnungen werden die vordere und hintere Richtung und die obere und untere Richtung entsprechend den 1 und 2 dargestellt. Die vordere und hintere Richtung in der Ausführungsform ist lediglich beispielshaft. Die Position des Kompressors gemäß der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann in Abstimmung mit einem zu montierenden Fahrzeug in geeigneter Weise modifiziert werden.
Das vordere Gehäuse 17 hat eine Vorderwand 17a, die sich in dessen radialer Richtung erstreckt, und eine im Wesentlichen zylindrisch geformte Umfangswand 17b, die integral (einstückig) mit der Vorderwand 17a ausgebildet ist und sich in einer Richtung einer Achse O der Antriebswelle 3 von der Vorderwand 17a aus nach hinten erstreckt. Die Vorderwand 17a weist einen ersten Nabenabschnitt 171, einen zweiten Nabenabschnitt 172 und ein erstes axiales Loch 173 auf. Der erste Nabenabschnitt 171 springt in der Richtung der Achse O nach vorne vor. Eine Wellendichtungsvorrichtung 25 ist in dem ersten Nabenabschnitt 171 angeordnet. Der zweite Nabenabschnitt 172 springt in der Richtung der Achse O nach hinten in die Taumelscheibenkammer 31 vor, die später beschrieben wird. Das erste axiale Loch 173 verläuft in der Richtung der Achse O durch die Vorderwand 17a hindurch.
Das hintere Gehäuse 19 weist eine Ansaugkammer 27, eine Auslasskammer 29, eine Ansaugöffnung 27a und eine Ausstoßöffnung 29a auf. Die Ansaugkammer 27 ist mittig (an der mittigen Seite) am hinteren Gehäuse 19 angeordnet. Die Auslasskammer 29 ist ringförmig ausgebildet und ist benachbart zu der Außenumfangsfläche der Ansaugkammer 27 angeordnet. Die Ansaugöffnung 27a steht mit der Ansaugkammer 27 in Fluidverbindung und erstreckt sich in der Richtung der Achse O in das hintere Gehäuse 19 und öffnet sich zu der Außenseite des hinteren Gehäuses 19. Die Ansaugöffnung 27a ist über eine Leitung mit einem Verdampfer verbunden. Folglich wird Niedrigdruckkühlgas, das durch den Verdampfer strömt, durch die Ansaugöffnung 27a in die Ansaugkammer 27 gesaugt. Die Auslassöffnung 29a steht mit der Auslasskammer 29 in Fluidverbindung und erstreckt sich in der radialen Richtung des hinteren Gehäuses 19 und öffnet sich zu der Außenseite des hinteren Gehäuses 19. Die Auslassöffnung 29a ist über eine Leitung mit einem Kondensator verbunden. Die Darstellung der Leitungen, des Verdampfers und des Kondensators ist weggelassen.
Der Zylinderblock 21 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 17 und dem hinteren Gehäuse 19 angeordnet. Der Zylinderblock 21 weist eine Mehrzahl an Zylinderbohrungen 21a auf, die sich in der Richtung der Achse O erstrecken. Jede der Zylinderbohrungen 21a ist in gleichen Winkelintervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Der Zylinderblock 21 ist mit dem vorderen Gehäuse 17 verbunden, um eine Taumelscheibenkammer 31 zwischen der Vorderwand 17a und der Umfangswand 17b des vorderen Gehäuses 17 zu bilden. Die Taumelscheibenkammer 31 steht mit der Ansaugkammer 27 durch einen Zugangskanal (nicht gezeigt) in Fluidverbindung. Die Anzahl der Zylinderbohrungen 21a kann in geeigneter Weise modifiziert werden.
Der Zylinderblock 21 weist ein zweites axiales Loch 21b, eine Trägerwand 21c und erste Verbindungskanäle 21d in derselben Anzahl wie die Anzahl der Zylinderbohrungen 21 auf. Das zweite axiale Loch 21b ist mittig (an der mittigen Seite) am Zylinderblock 21 angeordnet und erstreckt sich in die Richtung der Achse O. Durch Verbinden des Zylinderblocks 21 mit dem hinteren Gehäuse 19 mittels der Ventil-bildende Platte 9 ist die Rückseite des zweiten axialen Lochs 21b in der Ansaugkammer 27 angeordnet. Im Ergebnis steht das zweite axiale Loch 21b in Fluidverbindung mit der Ansaugkammer 27.
Die Trägerwand 21c ist an mittig (an der mittigen Seite) am Zylinderblock 21 und vor dem zweiten axialen Loch 21b angeordnet. Die Trägerwand 21c trennt das zweite axiale Loch 21b von der Taumelscheibenkammer 31. Die Trägerwand 21c weist ein drittes axiales Loch 210 auf. Das dritte axiale Loch 210 ist koaxial mit dem ersten axialen Loch 173 und durchdringt die Trägerwand 21c in der Richtung der Achse O. Das erste bis dritte axiale Loch 173, 21b und 210 sind Beispiele des axialen Lochs der vorliegenden Erfindung.
Die ersten Verbindungskanäle 21d stehen mit den entsprechenden Zylinderbohrungen 21a in Fluidverbindung. Die ersten Verbindungskanäle 21d erstrecken sich in der radialen Richtung des Zylinderblocks 21 und stehen mit den Zylinderbohrungen 21a und entsprechend mit den zweiten axialen Löchern 21b in Fluidverbindung.
Die Ventil-bildende Platte 9 ist zwischen dem hinteren Gehäuse 19 und dem Zylinderblock 21 vorgesehen. Das hintere Gehäuse 19 und der Zylinderblock 21 sind mittels der Ventil-bildende Platte 9 aneinander gefügt / miteinander verbunden.
Die Ventil-bildende Platte 9 ist durch eine Ventilplatte 91, eine Ausstoßventilplatte 92 und eine Halteplatte 93 gebildet. Die Ventilplatte 91 weist Ausstoßlöcher 910 in dieselben Anzahl wie die Anzahl der Zylinderbohrungen 21a auf. Die Zylinderbohrungen 21a stehen mit der Auslasskammer 29 durch die entsprechenden Ausstoßlöcher 910 in Fluidverbindung.
Die Ausstoßventilplatte 92 ist an der hinteren Oberfläche der Ventilplatte 91 vorgesehen. Die Ausstoßventilplatte 92 ist mit einer Mehrzahl an Ausstoßmembranventilen 92a ausgestattet, die die Ausstoßlöcher 910 durch elastische Verformung öffnen und schließen. Die Halteplatte 93 ist an der hinteren Oberfläche der Ausstoßventilplatte 92 vorgesehen. Die Halteplatte 93 reguliert den maximalen Öffnungsgrad des Ausstoßmembranventils 92a.
Die Antriebswelle 3 erstreckt sich in der Richtung der Achse O von der Vorderseite zur Rückseite des Gehäuses hin. Die Antriebswelle 3 weist einen Gewindeabschnitt 3a, einen Abschnitt 3b mit einem ersten Durchmesser und einen Abschnitt 3c mit einem zweiten Durchmesser auf. Der Gewindeabschnitt 3a ist an dem vorderen Ende der Antriebswelle 3 angeordnet. Die Antriebswelle 3 ist mittels des Gewindeabschnitts 3a mit einer Riemenscheibe und einer elektromagnetischen Kupplung verbunden, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind.
Der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser ist durchgehend / kontinuierlich mit dem hinteren Ende des Gewindeabschnitts 3a ausgebildet und erstreckt sich in die Richtung der Achse O. Der Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser ist durchgehend / kontinuierlich mit dem hinteren Ende des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser ausgebildet und erstreckt sich in die Richtung der Achse O. Der Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser weist einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser auf. Folglich weist die Antriebswelle 3 einen gestuften Abschnitt 3d auf, der zwischen dem Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser und dem Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser ausgebildet ist.
Mit Bezug auf 3 weist der Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser einen axialen Durchgang 30a und einen zweiten radialen Durchgang 30b auf. Der axiale Durchgang 30a erstreckt sich in dem Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser in die Richtung der Achse O. Das hintere Ende des axialen Durchgangs 30a öffnet sich zu der hinteren Oberfläche des Abschnitts 3c mit dem zweiten Durchmesser oder zu der hinteren Oberfläche der Antriebswelle 3. Der zweite radiale Durchgang 30b steht mit dem axialen Durchgang 30a in Fluidverbindung. Der zweite radiale Durchgang 30b erstreckt sich im zweiten Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser in die radiale Richtung der Antriebswelle 3 und öffnet sich zu der Außenumfangsfläche des zweiten Abschnitts 3c mit dem zweiten Durchmesser.
Ein Trägerteil 33 ist durch Presspassung mit der Rückseite des Abschnitts 3c mit dem zweiten Durchmesser verbunden. Somit ist das Trägerteil 33 zusammen mit der Antriebswelle 3 in dem zweiten axialen Loch 21b drehbar. Das Trägerteil 33 ist durch einen Flanschabschnitt 33a und einen Zylinderabschnitt 33b gebildet. Der Flanschabschnitt 33a ist so gebildet, dass er im Wesentlichen denselben Durchmesser wie das zweite axiale Loch 21b aufweist. Der Zylinderabschnitt 33b ist so gebildet, dass er leicht schmaler im Durchmesser als der Flanschabschnitt 33a ist. Der Zylinderabschnitt 33b ist integral mit dem Flanschabschnitt 33a gebildet und erstreckt sich vom Flanschabschnitt 33a aus vorwärts in der Richtung der Achse O.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser der Antriebswelle 3 in das erste axiale Loch 173 des vorderen Gehäuses 17 und das dritte axiale Loch 210 eingesetzt und drehbar in dem ersten axialen Loch 173 und dem dritten axialen Loch 210 gelagert. Das heißt, die Antriebswelle 3 ist in das Gehäuse 1 eingesetzt und drehbar im Gehäuse 1 gelagert. Der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser ist in der Taumelscheibenkammer 31 drehbar. Der Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser ist im zweiten axialen Loch 21b angeordnet und im zweiten axialen Loch 21b drehbar. Das hintere Ende des Abschnitts 3c mit dem zweiten Durchmesser springt von der Innenseite des zweiten axialen Lochs 21b vor und erstreckt sich in die die Ansaugkammer 27, sodass der axiale Durchgang 30a am hinteren Ende mit der Ansaugkammer 27 verbunden ist. Das Trägerteil 33 ist an der Rückseite des zweiten axialen Lochs 21b angeordnet, sodass der Flanschabschnitt 33a die Innenseite des zweiten axialen Lochs 21b von der Ansaugkammer 27 trennt.
Im ersten Nabenabschnitt 171 ist die Antriebswelle 3 in die Wellendichtungsvorrichtung 25 eingesetzt, sodass die Wellendichtungsvorrichtung 25 die Innenseite des Gehäuses 1 von der Außenseite des Gehäuses 1 abdichtet.
Die befestigte Taumelscheibe 5 ist durch Presspassung mit dem Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser der Antriebswelle 3 verbunden und ist in der Taumelscheibenkammer 31 angeordnet. Die befestigte Taumelscheibe 5 ist durch Rotation der Antriebswelle 3 in der Taumelscheibenkammer 31 drehbar. Der Neigungswinkel des befestigen Taumelscheibe 5 ist hinsichtlich der Ebene senkrecht zu der Achse der Antriebswelle 3 konstant. In der Taumelscheibenkammer 31 ist ein Drucklager (Axiallager) 35 zwischen dem zweiten Nabenabschnitt 172 und der befestigten Taumelscheibe 5 vorgesehen.
Die Kolben 7 sind in den entsprechenden Zylinderbohrungen 21a untergebracht. Jeder Kolben 7 und die Ventil-bildende Platte 9 bilden eine Kompressionskammer 45 in der Zylinderbohrung 21a aus. In jedem Kolben 7 ist ein Eingriffsabschnitt 7a ist ausgebildet. In dem Eingriffsabschnitt 7a sind halbkugelförmige Schuhe 8a und 8b („semispherical shoes 8a, 8b“) vorgesehen. Die Kolben 7 sind durch die Schuhe 8a und 8b an die befestigte Taumelscheibe 5 gekoppelt. Die Schuhe 8a und 8b dienen als Umwandlungseinheit zum Umwandeln der Drehung der befestigten Taumelscheibe 5 in die Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 7. Jeder Kolben 7 kann sich in der Zylinderbohrung 21a zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt des Kolbens 7 hin- und herbewegen. Nachfolgend werden der obere Totpunkt und der untere Totpunkt des Kolbens 7 als der obere Totpunkt und entsprechend als der untere Totpunkt bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Rotationskörper 11 im zweiten axialen Loch 21b vorgesehen. Der Rotationskörper 11 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und weist eine Außenumfangsfläche 11a und eine Innenumfangsfläche 11b auf. Der Rotationskörper 11 ist so gebildet, dass er im Wesentlichen denselben Außendurchmesser wie der Innendurchmesser des zweiten axialen Lochs 21b aufweist. Die Innenumfangsfläche 11b ist durch den Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser der Antriebswelle 3 einsetzbar. Der Rotationskörper 11 ist im zweiten axialen Loch 21b angeordnet, sodass eine Steuerdruckkammer 37 zwischen der Trägerwand 21c und dem Rotationskörper 11 im zweiten axialen Loch 21b ausgebildet ist.
Der Rotationskörper 11 ist mit dem Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser an der Innenumfangsfläche 11b verzahnt. Das heißt, der Rotationskörper 11 ist an der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 3 vorgesehen. Der Rotationskörper 11 ist integral mit der Antriebswelle 3 im zweiten axialen Loch 21b drehbar. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist der Rotationskörper 11 basierend auf der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck in der Richtung der Achse O im zweiten axialen Loch 21b hinsichtlich der Antriebswelle 3 oder in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung innerhalb des zweiten axialen Lochs 21b bewegbar. Der Ansaugdruck und der Steuerdruck werden später beschrieben.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, wird der Rotationskörper 11, wenn der Rotationskörper 11 sich in eine hinterste Position in der Richtung der Achse O im zweiten axialen Loch 21b bewegt, in Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt 33b des Trägerteils 33 gebracht. Wie in 5 gezeigt ist, wird der Rotationskörper 11, wenn der Rotationskörper 11 sich in eine vorderste Position in der Richtung der Achse O im zweiten axialen Loch 21b bewegt, in Kontakt mit dem gestuften Abschnitt 3b der Antriebswelle 3 gebracht. Somit dient der zylindrische Abschnitt 33b als ein erster Regulierungsabschnitt, der den Bewegungsgrad / Bewegungsbetrag des Rotationskörpers 11 in die Rückwärtsrichtung reguliert. Der gestufte Abschnitt 3d dient als ein zweiter Regulierungsabschnitt, der den Bewegungsgrad des Rotationskörpers 11 in die Vorwärtsrichtung reguliert.
Eine Schraubenfeder 39 ist zwischen dem Rotationskörper 11 und dem Trägerteil 33 vorgesehen. Wie in 3 gezeigt ist, ist das hintere Ende der Schraubenfeder 39 in dem zylindrischen Abschnitt 33b des Trägerteils 33 untergebracht. Die Schraubenfeder 39 drängt den Rotationskörper 11 in Richtung der Vorderseite des zweiten axialen Lochs 21b.
Der Rotationskörper 11 weist einen zweiten Verbindungskanal 41 auf. Der zweite Verbindungskanal 41 weist einen ersten radialen Durchgang 41a und einen Hauptkörperdurchgang 41b auf. Der erste radiale Durchgang 41a öffnet sich zu der Innenumgangsfläche 11b des Rotationskörpers 11 und erstreckt sich in die radiale Richtung des Rotationskörpers 11. Der erste radiale Durchgang 41a steht mit dem zweiten radialen Durchgang 30b in Fluidverbindung, wenn der Rotationskörper 11 durch den Abschnitt 3c mit dem zweiten Durchmesser eingesetzt ist. Der erste radiale Durchgang 41a ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der zweite radiale Durchgang 30b ausweist.
Der Hauptkörperdurchgang 41b ist an der Außenumfangsfläche 11a zurückgesetzt ausgebildet bzw. ausgenommen und steht mit dem ersten radialen Durchgang 41a in Fluidverbindung. Insbesondere ist, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, der Hauptkörperabschnitt 41b so ausgebildet, dass er sich von ungefähr der Mitte des hinteren Endes des Rotationskörpers 11 aus zum hinteren Ende des Rotationskörpers 11 an der Außenumfangsfläche 11a in die Vorwärts-Rückwärts-Richtung erstreckt. Vom vorderen Ende des Rotationskörpers 11 aus hin zum hinteren Ende des Rotationskörpers 11 vergrößert sich der Hauptkörperdurchgang 41b allmählich / graduell in der Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche 11a. Das heißt, ein erster Abschnitt 411 ist in der Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche 11a klein ausgebildet und an der Vorderendseite des Hauptkörperdurchgangs 41b angeordnet. Ein zweiter Abschnitt 412 ist in der Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche 11a groß ausgebildet und an der Rückendseite des Hauptkörperdurchgangs 41b angeordnet. Die Form des Hauptkörperdurchgangs 41b kann modifiziert werden. Zur Erläuterung ist der Rotationskörper 11 in den 1 und 2 zu einer in den 3 bis 5 gezeigten Position des Rotationskörpers 11 bezüglich der Achse O versetzt. Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, ist die Form des Hauptkörperdurchgangs 41b zur Erleichterung der Erläuterung vereinfacht. Die Form der Hauptkörperdurchgangs 41b ist in den nachfolgend beschriebenen 8 bis 19 vereinfacht.
Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, steht der Hauptkörperdurchgang 41b des zweiten Verbindungskanals 41 mit jedem ersten Verbindungskanal 21d durch Rotation des Rotationskörpers 11, der durch die Antriebswelle 3 im zweiten axialen Loch 21b rotiert wird, intermittierend in Fluidverbindung. Der Hauptkörperdurchgang 41b ändert den Verbindungswinkel um die Achse O herum, in welchem der Hauptkörperdurchgang 41b mit jedem ersten Verbindungskanal 21 pro Umdrehung der Antriebswelle 3, abhängig von einer Position des Rotationskörpers 11 im zweiten axialen Loch 21b, in Fluidverbindung steht, d.h. einer Position des Rotationskörpers 11 bezüglich der Antriebswelle 3 in der Richtung der Achse O der Antriebswelle 3. Nachfolgend wird der Verbindungswinkel um die Achse O herum, in welchem der Hauptkörperdurchgang 41b mit jedem ersten Verbindungskanal 21 pro Umdrehung der Antriebswelle 3 in Fluidverbindung steht, nur noch als Verbindungswinkel bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Steuerventil 13 im hinteren Gehäuse 19 vorgesehen. Das hintere Gehäuse 19 weist einen Erfassunaskanal 13a und einen ersten Zuführkanal 13b auf. Das hintere Gehäuse 19 wirkt mit dem Zylinderblock 21 zusammen um einen zweiten Zuführkanal 13c aufzuweisen. Das Steuerventil 13 ist mit der Ansaugkammer 27 durch einen Erfassungskanal 13a verbunden. Das Steuerventil 13 ist mit der Auslasskammer 29 durch den ersten Zuführkanal 13b verbunden. Das Steuerventil 13 ist mit der Steuerdruckkammer 37 durch den zweiten Zuführkanal 13c verbunden Das in der Auslasskammer 29 befindliche Kühlgas wird teilweise durch den ersten Zuführkanal 13b, den zweiten Zuführkanal 13c und das Steuerventil 13 in die Steuerdruckkammer 37 eingebracht. Die Steuerdruckkammer 37 ist mit der Ansaugkammer 27 durch einen Ablasskanal (nicht gezeigt) verbunden, um das in der Steuerdruckkammer 37 befindliche Kühlgas durch den Ablasskanal in die Ansaugkammer 27 einzubringen. Das Steuerventil 13 passt seinen Öffnungsgrad durch Überwachen und Erfassen des Ansaugdrucks an, der der Kühlgasdruck in der Ansaugkammer 27 ist, mit dem Erfassungskanal 13a. Folglich steuert das Steuerventil 13 die Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 in die Steuerdruckkammer 37 eingebrachten Kühlgases. Insbesondere erhöht das Steuerventil 13 seinen Ventilöffnungsgrad, um die Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 durch den ersten Zuführkanal 13b und den zweiten Zuführkanal 13c in die Steuerdruckkammer 37 eingebrachten Kühlgases zu erhöhen, und verringert seinen Ventilöffnungsgrad, um die Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 durch den ersten Zuführkanal 13b und den zweiten Zuführkanal 13c in die Steuerdruckkammer 37 eingebrachten Kühlgases zu verringern. Das Steuerventil 13 ändert die Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 in die Steuerdruckkammer 37 eingebachten Kühlgases gegen die Strömungsrate des aus der Steuerdruckkammer 37 in die Ansaugkammer 27 eingebrachten Kühlgases, um den Steuerdruck zu steuern, der ein Druck von Kühlgas in der Steuerdruckkammer 37 ist. Die Steuerdruckkammer 37 kann mit der Taumelscheibenkammer 31 durch den Ablasskanal verbunden sein.
Die Ansaugeinheit 15a wird durch den ersten Verbindungskanal 21d, den zweiten Verbindungskanal 41, dem axialen Durchgang 30a und dem zweiten radialen Durchgang 30b gebildet. Die Ansaugeinheit 15a saugt in der Ansaugkammer 27 befindliches Kühlgas in die Kompressionskammern 45. Insbesondere strömt in der Ansaugkammer 27 befindliches Kühlgas aus dem axialen Durchgang 30a in den zweiten radialen Durchgang 30b und erreicht den ersten radialen Durchgang 41a des zweiten Verbindungskanals 41. Das Kühlgas, das den ersten radialen Durchgang 41a erreicht, strömt aus dem ersten radialen Durchgang 41a in den Hauptkörperdurchgang 41b und strömt aus dem Hauptkörperdurchgang 41b durch den ersten Verbindungskanal 21d, um in jede Kompressionskammer 45 gesaugt zu werden.
Die Ansaugdrossel 43a ist durch den ersten radialen Durchgang 41a und den zweiten radialen Durchgang 30b gebildet. Die Bewegung des Rotationskörpers 11 in der Richtung der Achse O im zweiten axialen Loch 21b ändert die Fluidverbindungsfläche des ersten radialen Durchgangs 41a und des zweiten radialen Durchgangs 30b. Im Ergebnis kann die Ansaugdrossel 43a die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 oder die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas basierend auf der Bewegung des Rotationskörpers 11 in der Richtung der Achse O ändern.
In dem wie oben beschrieben aufgebauten Kompressor rotiert die Antriebswelle 3 und dann rotiert die befestigte Taumelscheibe 5 in der Taumelscheibenkammer 31. Im Ergebnis bewegt sich jeder Kolben 7 in der Zylinderbohrung 21a zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin- und her, sodass in der Kompressionskammer 45 ein Ansaughub zum Ansaugen von Kühlgas aus der Ansaugkammer 27, ein Kompressionshub zum Verdichten von angesaugtem Kühlgas und ein Ausstoßhub zum Ausstoßen von verdichtetem Kühlgas wiederholt durchgeführt werden. Im Ausstoßhub stößt die Ventil-bildende Platte 9 in der Kompressionskammer 45 befindliches Kühlgas in die Auslasskammer 29 durch die Ventil-bildende Platte 9 hindurch. Dann wird das in der Auslasskammer 29 befindliche Kühlgas über die Auslassöffnung 29a an einen Kondensator ausgestoßen.
In dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgas pro Umdrehung der Antriebswelle geändert werden, wenn der Rotationskörper 11 sich während des Ansaughubs in der Richtung der Achse O im zweiten axialen Loch 21b bewegt.
Insbesondere erhöht das Steuerventil 13, um die Strömungsrate des aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgases zu erhöhen, seinen Ventilöffnungsgrad, um die Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 in die Steuerdruckkammer 37 eingebrachten Kühlgases zu erhöhen, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 37 erhöht wird. Dies erhöht die variable Druckdifferenz, die die Druckdifferenz zwischen dem Steuerdruck und dem Ansaugdruck ist.
Somit fängt der Rotationskörper 11 an sich rückwärts in der Richtung der Achse O von der in 2 gezeigten Position im zweiten axialen Loch 21b gegen die Druckkraft der Schraubenfeder 35 zu bewegen. Folglich bewegt sich der Hauptkörperdurchgang 41b entsprechend rückwärts bezüglich jedes ersten Verbindungskanals 21d. Im Ergebnis tritt der Hauptkörperdurchgang 41b in dem Abschnitt, der in der Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche 11a klein ausgebildet ist, in Fluidverbindung mit jedem der ersten Verbindungskanäle 21d. Somit verringert sich in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Verbindungswinkel allmählich / graduell. Während der Rotationskörper 11 sich bewegt, beginnt der erste radiale Durchgang 41a sich entsprechend rückwärts relativ zum zweiten radialen Durchgang 30b zu bewegen, sodass die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b graduell zunimmt. Im Ergebnis erhöht die Ansaugdrossel 43a graduell die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45.
Wenn die variable Druckdifferenz maximal wird, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, bewegt sich der Rotationskörper 11 zu der hintersten Position im zweiten axialen Loch 21b und steht mit dem zylindrischen Abschnitt 33b in Kontakt. Dann steht der erste Abschnitt 411 im Hauptkörperdurchgang 41b in Fluidverbindung mit jedem der ersten Verbindungskanälen 21d. Somit wird in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Verbindungswinkel minimal.
Folglich steht der Hauptkörperdurchgang 41b des zweiten Verbindungskanals 41, wenn sich der Rotationskörper 11 dreht, mit jedem der ersten Verbindungskanäle 21d nur in Fluidverbindung, während sich jeder Kolben 7 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt in der Kompressionskammer 45 bewegt.
Wenn die variable Druckdifferenz maximal wird, wie in 4 gezeigt, bewegt sich der erste radiale Durchgang 41a entsprechend rückwärts bezüglich des zweiten radialen Durchgangs 30b, sodass der erste radiale Durchgang 41a mit dem zweiten radialen Durchgang 30b über deren gesamte Fläche in Fluidverbindung steht. Die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b wird zu der Fläche S1. Die Ansaugdrossel 43a maximiert die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 strömendem Kühlgas.
Somit wird die Strömungsrate von in die Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas maximal, wenn jeder Kolben 7 sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt. Im Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Strömungsrate von in der Kompressionskammer 45 verdichtetem Kühlgas maximal, wenn jede Kompressionskammer 45 sich im Kompressionshub befindet, sodass wenn die Kompressionskammer 45 sich im Ausstoßhub befindet, die Strömungsrate des aus der Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgases maximal wird.
Auf der anderen Seite verringert das Steuerventil 13, um die Strömungsrate des aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgases zu verringern, seinen Ventilöffnungsgrad, um die Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 in die Steuerdruckkammer 37 eingebrachten Kühlgases zu verringern, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 37 verringert wird. Dies verringert den variable Differenzdruck.
Dann bewegt sich der Rotationskörper 11 im zweiten axialen Loch 21b aufgrund der Druckkraft der Schraubenfeder 39 aus dem in 3 gezeigten Zustand vorwärts in die Vorwärtsrichtung der Achse O. Folglich bewegt sich der Hauptkörperdurchgang 41b entsprechend vorwärts in Bezug zu jedem der ersten Verbindungskanäle 21d und befindet sich mit jedem der ersten Verbindungskanäle 21d an einem Abschnitt, der in Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche 11a groß ausgeführt ist, in Fluidverbindung. Folglich nimmt der Verbindungswinkel graduell zu.
Somit steht der Hauptkörperdurchgang 41b des zweiten Verbindungskanals 41, während sich der Rotationskörper 11 dreht, mit jedem der ersten Verbindungskanäle 21d nicht nur in Fluidverbindung, während jeder Kolben 7 sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt in jeder Kompressionskammer 45 bewegt, sondern auch während jeder Kolben 7 sich vom unteren Totpunkt um einem bestimmten Grad zum oberen Totpunkt bewegt. Im Ergebnis strömt, während sich jeder Kolben 7 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, ein Teil von in jede Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas durch den ersten Verbindungskanal 21d und den Hauptkörperdurchgang 41b und wird zu der stromaufwärtigen Seite der Kompressionskammer 45 oder der Außenseite der Kompressionskammer 45 ausgestoßen.
Während der variable Differenzdruck abnimmt und der Rotationskörper 11 sich vorwärts bewegt, bewegt sich der erste radiale Durchgang 41a entsprechend vorwärts in Bezug auf den zweiten radialen Durchgang 30b. Dann nimmt die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b graduell ab. Im Ergebnis verringert die Ansaugdrossel 43a die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Während jeder Kolben 7 sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, nimmt die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas ab. Somit wird in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Kompressionskammer 45 sich im Kompressionshub befindet, die Strömungsrate von in jeder Kompressionskammer 45 verdichtetem Kühlgas verringert, sodass wenn die Kompressionskammer 45 sich im Ausstoßhub befindet, die Strömungsrate von aus der Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas verringert wird.
Wenn der variable Differenzdruck minimal wird, wie in 5 gezeigt ist, bewegt sich der Rotationskörper 11 an die vorderstes Position im zweiten axialen Loch 21b und tritt mit dem gestuften Abschnitt 3d in Kontakt. Im Ergebnis tritt der zweite Abschnitt 412 des Hauptkörperdurchgangs 41b mit dem entsprechenden ersten Verbindungskanal 21d in Fluidverbindung und der Verbindungswinkel wird maximal. Da der variable Differenzdruck minimal wird, bewegt sich der erste radiale Durchgang 41a entsprechend vorwärts relativ zum zweiten radialen Durchgang 30b, sodass der erste radiale Durchgang 41a nur mit einem kleinen Teil des zweiten radialen Durchgangs 30b in Fluidverbindung tritt. Im Ergebnis wird die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b die minimale Fläche S2 und die Strömungsrate von aus dem zweiten radialen Durchgang 30b in den ersten radialen Durchgang 41a strömendem Kühlgas wird minimal.
Somit tritt, wenn der Verbindungswinkel maximal wird, der Hauptkörperdurchgang 41 b in Fluidverbindung mit den entsprechenden ersten Verbindungskanälen 21d, bis die entsprechenden Kolben 7 dem oberen Totpunkt näher kommen. Dann wird eine große Menge an Kühlgas zur Außenseite der Kompressionskammer 45 durch jeden der ersten Verbindungskanäle 21d und den Hauptkörperdurchgang 41b ausgestoßen. Da die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b die minimale Fläche S2 wird, minimiert die Ansaugdrossel 43a die Strömungsrate von Kühlgas zu jeder Kompressionskammer 45. Während jeder Kolben 7 sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, wird die Strömungsrate von in die Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas minimal. Folglich wird in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate von in jeder Kompressionskammer 45 verdichtete Kühlgas minimal, wenn die Kompressionskammer 45 sich im Kompressionshub befindet, sodass wenn die Kompressionskammer 45 sich im Ausstoßhub befindet, die Strömungsrate von aus der Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßene Kühlgas minimal wird.
Somit können in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate von durch den ersten Verbindungskanal 21d und den Hauptkörperdurchgang 41b zu der Außenseite jeder Kompressionskammer 45 ausgestoßenem Kühlgas und die Strömungsrate von durch die Ansaugeinheit 15a in jede Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas die Strömungsrate von aus der Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas ändern. Im Ergebnis kann der Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine ausgezeichnete Steuerbarkeit leisten.
Im Folgenden wird die Funktion des Kompressors gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu einem Kompressor eines Vergleichsbeispiels beschrieben.
In dem Kompressor gemäß dem nicht in der Zeichnung gezeigten Vergleichsbeispiel weist die Antriebswelle 3 den axialen Durchgang 30a und den zweiten radialen Durchgang 30b nicht auf. Der zweite Verbindungskanal 41 wird nur durch den Hauptkörperdurchgang 41b gebildet. Dementsprechend weist die Ansaugeinheit 15a in dem Kompressor des Vergleichsbeispiels nicht die Ansaugdrossel 43a auf. Die andere / übrige Konfiguration des Kompressors gemäß dem Vergleichsbeispiel ist dieselbe wie die des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform.
In dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel wird in der Ansaugkammer 27 befindliches Kühlgas durch den Hauptkörperdurchgang 41b und jeden der ersten Verbindungskanäle 21d in die Kompressionskammer 45 gesaugt. Da der Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel nicht die Ansaugdrossel 43a aufweist, wird der Kompressor dann so eingestellt, dass er nur die Strömungsrate von zu der Außenseite jeder Kompressionskammer 45 ausgestoßenem Kühlgas ändert, sodass sich die Strömungsrate von in der Kompressionskammer 45 befindlichem Kühlgas ändert.
Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, ist in dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel, wenn sich der Verbindungswinkel von einem kleinen Zustand auf einen großen Zustand ändert, die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlmittel schwierig zu verringern. Aus diesem Grund kann die Steuerbarkeit des Kompressors gemäß dem Vergleichsbeispiel nicht erhöht werden. Insbesondere wird, wie in 6 gezeigt ist, in einem Betriebszustand, in dem die Antriebswelle 3 mit hoher Geschwindigkeit rotiert und die befestigte Taumelscheibe 5 mit hoher Geschwindigkeit rotiert, der Hauptkörperdurchgang 41b von jedem der ersten Verbindungskanäle 21d durch die Rotation des Rotationskörpers 11 getrennt, bevor in jede Kompressionskammer 45 angesaugtes Kühlgas durch den Hauptkörperdurchgang 41b und den ersten Verbindungkanal 21d ausreichend zu der Außenseite der Kompressionskammer 45 ausgestoßen wird. Deshalb ist in dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel die Strömungsrate von in jeder Kompressionskammer 45 vorliegendem Kühlgas schwer zu verringern. Da das Kühlgas verdichtet ist, ist in dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas bemerkenswert schwierig zu verringern, wenn der Verbindungswinkel sich von einem kleinen Zustand auf einen großen Zustand ändert.
Auf der anderen Seite verringert in dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform die Ansaugdrossel 43a die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 strömendem Kühlgas, wenn der Verbindungswinkel basierend auf dem Steuerdruck groß wird. Somit verringert sich in dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform, wenn der Verbindungswinkel groß ist, einschließlich dem Fall, in dem der Verbindungswinkel basierend auf dem Steuerdruck maximal ist, die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas.
Im Ergebnis verringert sich in dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform im Vergleich zu dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel, wie in 6 gezeigt ist, nicht nur in dem Fall, in dem die befestigte Taumelscheibe 5 mit hoher Geschwindigkeit rotiert, sondern auch, wenn die befestigte Taumelscheibe 5 mit einer niedrigen Geschwindigkeit rotiert, die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas in geeigneter Weise, wenn der Verbindungswinkel sich von dem kleinen Zustand auf den großen Zustand ändert. Somit kann sich in dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas in geeigneter Weise verringern, während der Verbindungswinkel größer wird. In dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform verringert sich, wenn der Verbindungswinkel klein ist, einschließlich dem Fall, in dem der Verbindungswinkel minimal ist, die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 ausgestoßenem Kühlgas, nachdem Kühlgas in die Kompressionskammer 45 angesaugt wurde, während sich die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 angesaugtem Kühlgas erhöht. Somit kann sich die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas in geeigneter Weise erhöhen.
Dementsprechend ist der Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform ausgezeichnet steuerbar.
Insbesondere ändert sich in dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b in der Ansaugdrossel 43a basierend auf der Bewegung des Rotationskörpers 11 in der Richtung der Achse O. Da der Verbindungswinkel sich vergrößert, verringert sich die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 41a und dem zweiten radialen Durchgang 30b, sodass die Strömungsgeschwindigkeit von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 sich verringert. Demnach kann die Ansaugdrossel 43a in dem Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 entsprechend der Position des Rotationskörpers 11 im zweiten axialen Loch 21b in geeigneter Weise ändern. Die Ansaugdrossel 43a verringert die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45, wenn der Verbindungswinkel basierend auf der Bewegung des Rotationskörpers 11 in der Richtung der Achse O groß wird.
Weiter leistet dieser Kompressor eine einlassseitige Steuerung derart, dass das Steuerventil 13 eine Strömungsrate des aus der Auslasskammer 29 durch den ersten Zuführkanal 13b und den zweiten Zuführkanal 13c in die Steuerdruckkammer 37 eingebrachten Kühlgases verändert. Dies ermöglicht, dass ein Druck in der Steuerdruckkammer 37 schnell höher wird, wodurch die Strömungsrate des aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgases schnell erhöht wird.
Zweite Ausführungsform
Wie in 8 gezeigt ist, ist die Ansaugöffnung 27a in dem Kompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform in der umlaufenden Wand 17b des vorderen Gehäuses 17 ausgebildet. In dem Kompressor gemäß der zweiten Ausführungsform wird Niedrigdruckkühlgas, das durch den Verdampfer strömt, durch die Ansaugöffnung 27a in die Taumelscheibenkammer 31 angesaugt. Das heißt, dass die Taumelscheibenkammer 31 auch als Ansaugkammer dient. Folglich wird der Ansaugdruck in der Taumelscheibenkammer 31 aufrechterhalten. Das Steuerventil 13 ist mit der Taumelscheibenkammer 31 durch den Erfassungskanal 13a verbunden. Die Steuerdruckkammer 37 ist mittig (mittel-seitig) an dem hinteren Gehäuse 19 ausgebildet. Im Ergebnis steht das hintere Ende des zweiten axialen Lochs 21b mit der Steuerdruckkammer 37 in Fluidverbindung und ein Steuerdruck beaufschlagt das hintere Ende des zweiten axialen Lochs 21b sowie die Steuerdruckkammer 37. In diesem Kompressor ist die Steuerdruckkammer 37 durch den Ablasskanal (nicht gezeigt) mit der Taumelscheibenkammer 31 verbunden.
Der Zylinderblock 21 weist einen Ansaugkanal 21e auf, der im zweiten axialen Loch 21 b ausgebildet ist. Der Ansaugkanal 21e wird durch einen Ansaugraum 47, der im zweiten axialen Loch 21b ausgebildet ist, und ein Durchgangsloch 49, das in der Trägerwand 21c ausgebildet ist, gebildet. Das Durchgangsloch 49 verläuft durch die Trägerwand 21c in der Richtung der Achse O hindurch, sodass die Taumelscheibenkammer 31 mit dem Ansaugraum 47 in Fluidverbindung steht. Das Durchgangsloch 49 und der Ansaugraum 47 sind genauso wie die Taumelscheibenkammer 31 mit dem Ansaugdruck beaufschlagt. Der Ansaugraum 47 wird später beschrieben.
Die Antriebswelle 3 enthält einen Gewindeabschnitt 3a und einen Abschnitt 3b mit einem ersten Durchmesser. Die Länge der Antriebswelle 3 in der Richtung der Achse O ist kürzer als die des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, weist der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser eine Ausnehmung 3e auf, die sich von dessen hinterer Oberfläche in die Richtung der Achse O erstreckt.
In dem Kompressor gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein Rotationskörper 51 vorgesehen. Der Rotationskörper 51 weist einen ersten Ventilkörpers 53 und einen zweiten Ventilkörper 55 auf. Der erste Ventilkörper 53 und der zweite Ventilkörper 55 sind im zweiten axialen Loch 21b angeordnet.
Der erste Ventilkörper 53 weist einen Schaftabschnitt 53a, einen konischen Abschnitt 53b, einen Federsitz 53c und einen Verbindungsabschnitt 53d auf. Der Schaftabschnitt 53a erstreckt sich in die Richtung der Achse O. Die Vorderseite des Schaftabschnitts 53a ist in der Ausnehmung 3e durch Presspassung befestigt bzw. in diese eingepresst. Folglich ist der erste Ventilkörper 53 an die Antriebswelle 3 befestigt und ist integral mit der Antriebswelle 3 im zweiten axialen Loch 21b drehbar. Der konische Abschnitt 53b ist mit dem Rückende des Schaftabschnitts 53a verbunden. Der konische Abschnitt 53b weist eine konische Form auf, die allmählich / graduell im Durchmesser zunimmt, während sich der konische Abschnitt 53b rückwärts in die Richtung der Achse O erstreckt. Der Federsitz 53c ist mit dem Rückende des konischen Abschnitts 53b verbunden. Der Durchmesser des Federsitzes 53c ist größer als das des Rückendes des konischen Abschnitts 53b, welcher der Abschnitt mit dem maximalen Durchmesser im konischen Abschnitt 53b ist. Der Verbindungsabschnitt 53d ist so ausgebildet, dass er kleiner im Durchmesser als der Federsitz 53c ist und ist mit dem Federsitz 53c verbunden. Der Verbindungsabschnitt 53d erstreckt sich vom Federsitz 53c aus rückwärts in die Richtung der Achse O.
Der zweite Ventilkörper 55 ist so im zweiten axialen Loch 21b angeordnet, dass der zweite Ventilkörper 55 den Ansaugraum 47 von der Steuerdruckkammer 37 im zweiten axialen Loch 21b trennt. Somit dient der Raum zwischen dem zweiten Ventilkörper 55 und der Trägerwand 21c als der Ansaugraum 47 im zweiten axialen Loch 21b.
Der zweite Ventilkörper 55 weist einen Ventilhauptkörper 55a, eine Ventilbohrung 55b, einen Trägerteil 55c und eine Schraubenfeder 55d auf. Der Ventilhauptkörper 55a ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die im Wesentlichen denselben Durchmesser wie das zweite axiale Loch 21b aufweist. Der Ventilhauptkörper 55a hat einen ringförmigen Kanal 551. Der Ventilhauptkörper 55a weist den zweiten Verbindungskanal 41 auf, der durch den ersten radialen Durchgang 41a und den Hauptkörperdurchgang 41b gebildet ist. In dem Kompressor gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Hauptkörperdurchgang 41b an der Außenumfangsfläche des Ventilhauptkörpers 55a zurückgesetzt in einen Zustand, in dem die Richtung des Hauptkörperdurchgangs 41b der des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung entgegensetzt ist. Somit ist in dem Kompressor gemäß der zweiten Ausführungsform der erste Abschnitt 411 an der Rückendseite des Hauptkörperdurchgangs 41b angeordnet und der zweite Abschnitt 412 an der Vorderendseite des Hauptkörperdurchgangs 41b angeordnet. Der erste radiale Durchgang 41a steht mit dem ringförmigen Kanal 551 in Fluidverbindung. Im Ergebnis steht der ringförmige Kanal 551 mit dem zweiten Verbindungskanal 41 in Fluidverbindung.
Die Ventilbohrung 55b ist vor dem (bzw. vorne am) Ventilhauptkörper 55a angeordnet und integral mit dem Ventilhauptkörper 55a ausgebildet. Der Umfang der Ventilbohrung 55b oder die vordere Oberfläche des Ventilhauptkörpers 55a ist ein Ventilsitz 552. Die Ventilbohrung 55b erstreckt sich in die Richtung der Achse O und steht mit dem ringförmigen Kanal 551 in Fluidverbindung. Im Ergebnis steht der ringförmige Kanal 551 durch die Ventilbohrung 55b mit dem Ansaugraum 47 in Fluidverbindung. Der Schaftabschnitt 53a und der konische Abschnitt 53b des ersten Ventilkörpers 53 sind durch die Ventilbohrung 55b hindurch eingesetzt. Die Ventilbohrung 55b ist im Durchmesser leicht größer ausgebildet als der konische Abschnitt 53b.
Der Trägerteil 55c weist einen Flanschabschnitt 553 und einen verbundenen Abschnitt 554 auf. Der Flanschabschnitt 553 ist mit dem Ventilhauptkörper 55a durch eine Presspassung verbunden bzw. in den Ventilhauptkörper 55a eingepresst. Im Ergebnis ist der Trägerteil 55c am Ventilhauptkörper 55a in einem Zustand befestigt, in dem der Trägerteil 55c hinter dem ersten Ventilkörper 53 im ringförmigen Kanal 551 angeordnet ist. Der verbundene Abschnitt 554 ist integral mit dem Flanschabschnitt 553 ausgebildet und erstreckt sich vom Flanschabschnitt 553 zum ersten Ventilkörper 53 hin. Der verbundene Abschnitt 554 weist ein Verbindungsloch 555 auf. Der Verbindungsabschnitt 53d des ersten Ventilkörpers 53 ist in das Verbindungsloch 555 eingesetzt.
Der Verbindungsabschnitt 53d ist mit dem verbundenen Abschnitt 554 im Verbindungsloch 555 verzahnt. Im Ergebnis wird die Rotation der Antriebswelle 3 und des ersten Ventilkörpers 53 auf den Ventilhauptkörper 55a übertragen. Somit ist im zweiten axialen Loch 21b der zweite Ventilkörper 55 einschließlich des Ventilhauptkörpers 55a integral mit der Antriebswelle 3 und dem ersten Ventilkörper 53 drehbar. Im zweiten Ventilkörper 55 gleitet der verbundene Abschnitt 554 aufgrund des Differenzdrucks zwischen dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck relativ zum Verbindungsabschnitt 53d in der Richtung der Achse O. Somit ist der zweite Ventilkörper 55 im zweiten axialen Loch 21b hinsichtlich der Antriebswelle 3 und des ersten Ventilkörpers 53 in der Richtung der Achse O basierend auf dem Steuerdruck bewegbar.
Die Schraubenfeder 55d ist zwischen dem Federsitz 53c und dem Flanschabschnitt 553 vorgesehen. Die Schraubenfeder 55d drückt den zweiten Ventilkörper 55 in Richtung der Rückseite des zweiten axialen Lochs 21b.
Ein Sicherungsring 59 ist im zweiten axialen Loch 21b vorgesehen. Der Sicherungsrichtung 59 ist an der Rückseite des zweiten axialen Lochs 21b angeordnet und tritt mit dem zweiten Ventilkörper 55 in Kontakt, wenn der zweite Ventilkörper 55 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O am weitesten nach hinten bewegt. Im Ergebnis reguliert der Sicherungsring 59 den Bewegungsgrad /betrag des zweiten Ventilkörpers 55 in der Rückwärtsrichtung. Wenn der zweite Ventilkörper 55 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O am weitesten nach vorne bewegt, tritt der verbundene Abschnitt 554 mit dem Federsitz 53c des ersten Ventilkörpers 53 in Kontakt. Im Ergebnis regulieren der verbundene Abschnitts 554 und der Federsitz 53c den Bewegungsgrad /-betrag des zweiten Ventilkörpers 55 in Vorwärtsrichtung.
In dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Ansaugeinheit 15b durch den ersten Verbindungskanal 21d, den zweiten Verbindungskanal 41, den Ansaugkanal 21e, die Ventilbohrung 55b und den ringförmigen Kanal 551 gebildet. In dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht in die Taumelscheibenkammer 31 angesaugtes Kühlgas den ersten radialen Durchgang 41a durch den Ansaugkanal 21e, die Ventilbohrung 55b und den ringförmigen Kanal 551. Das Kühlgas, das den ersten radialen Durchgang 41a erreicht, strömt vom Hauptkörperdurchgang 41b aus durch den ersten Verbindungskanal 21d und wird in jede Kompressionskammer 45 angesaugt.
Der Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Ansaugdrossel 43b auf. Die Ansaugdrossel 43b wird durch den Schaftabschnitt 53a, den konischen Abschnitt 53b des ersten Ventilkörpers 53 und die Ventilbohrung 55b gebildet. Andere / die übrigen Konfigurationen des Kompressors sind dieselben wie die des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform und die gleichen Bauteile / Komponenten sind durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und eine detaillierte Beschreibung dieser wird weggelassen.
In dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhöht das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variablen Differenzdruck so zu erhöhen, dass der zweite Ventilkörper 55 der Druckkraft der Schraubenfeder 55d standhält und beginnt, sich im zweiten axialen Loch 21b von dem in 10 gezeigten Zustand in der Richtung der Achse O vorwärts zu bewegen. Dann beginnt der konische Abschnitt 53b sich relativ zum ringförmigen Kanal 551 rückwärts zu bewegen. Im Ergebnis nimmt in der Ansaugdrossel 43b der Öffnungsgrad der Ventilbohrung 55b graduell zu. Somit erhöht sich die Strömungsrate von Kühlgas, das durch die Ventilbohrung 55b strömt, graduell. Im Ergebnis erhöht die Ansaugdrossel 43b graduell die Strömungsrate von in jede Kompressionskammer 45 strömendem Kühlgas. Während sich der zweite Ventilkörper 55 im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O vorwärts bewegt, verkleinert sich der Verbindungswinkel graduell. Somit vergrößert sich die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas graduell.
Wenn der variable Differenzdruck maximal wird, bewegt sich der konische Abschnitt 53b relativ zur Ventilbohrung 55b weiter rückwärts, sodass, wie in 9 gezeigt ist, nur der Schaftabschnitt 53a in die Ventilbohrung 55b eintritt. In der Ansaugdrossel 43b wird der Öffnungsgrad der Ventilbohrung 55b maximal, sodass die Strömungsrate von Kühlgas, das durch die Ventilbohrung 55b hindurchströmt, maximal wird. Im Ergebnis maximiert die Ansaugdrossel 43b die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Im Hauptkörperdurchgang 41b wird der Verbindungswinkel mit dem ersten Abschnitt 411 minimal, wenn der erste Abschnitt 411 mit jedem ersten Verbindungskanal 21d in Fluidverbindung steht. Somit wird in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas maximal.
Auf der anderen Seite reduziert das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variablen Differenzdruck zu reduzieren, sodass der zweite Ventilkörper 55 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O aufgrund der Druckkraft der Schraubenfeder 55d rückwärts bewegt. Dann bewegt sich der konische Abschnitt 53b relativ zur Ventilbohrung 55b entsprechend vorwärts und beginnt, in die Ventilbohrung 55b einzutreten. Im Ergebnis verringert sich in der Ansaugdrossel 43b der Öffnungsgrad der Ventilbohrung 55b graduell. Somit verringert die Ansaugdrossel 43b graduell die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Während der zweite Ventilkörper 55 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O rückwärts bewegt, verringert sich der Verbindungswinkel graduell. Somit nimmt die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 20 ausgestoßenem Kühlgas graduell ab.
Wenn der variable Differenzdruck minimal wird, tritt der konische Abschnitt 53b tiefer in die Ventilbohrung 55b ein. Im Ergebnis wird in der Ansaugdrossel 43b der Öffnungsgrad der Ventilbohrung 55b minimal, sodass Kühlgas aus dem Ansaugkanal 21e in den ringförmigen Kanal 551 durch einen kleinen Spalt zwischen der Ventilbohrung 55b und dem konischen Abschnitt 53b hineinströmt. Das heißt, die Strömungsrate von Kühlgas, das durch die Ventilbohrung 55b hindurch strömt, wird minimal. Im Ergebnis minimiert die Ansaugdrossel 43b die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Der Hauptkörperdurchgang 41b steht mit dem ersten Verbindungskanal 21d im zweiten Abschnitt 412 in Fluidverbindung, sodass der Verbindungswinkel maximal wird. Somit wird in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas minimal.
Dritte Ausführungsform
Wie in 11 gezeigt ist, ist in dem Kompressor gemäß einer dritten Ausführungsform die Ansaugöffnung 27a in der umlaufenden Wand 17b des vorderen Gehäuses 17 ausgebildet. Dementsprechend wird, wie in dem Fall des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform, da die Taumelscheibenkammer 31 auch als Ansaugkammer in dem Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform dient, der Ansaugdruck in der Taumelscheibenkammer 31 aufrechterhalten. Das Steuerventil 13 ist mit der Taumelscheibenkammer 31 durch den Erfassungskanal 13a verbunden. Die Taumelscheibenkammer 31 und die Innenseite des zweiten axialen Lochs 21b stehen durch das Durchgangsloch 49, das in der Trägerwand 21c ausgebildet ist, miteinander in Fluidverbindung. Auf der anderen Seite ist die Steuerdruckkammer 37 an der mittleren Seite des hinteren Gehäuses 19 ausgebildet. Dementsprechend steht das zweite axiale Loch 21b auch mit der Steuerdruckkammer 37 in Fluidverbindung. Bei der befestigten Taumelscheibe 5 erstreckt sich der Einführungskanal 5a in radialer Richtung und öffnet sich / mündet in die Taumelscheibenkammer 31.
Die Antriebswelle 3 ist durch den Gewindeabschnitt 3a und den Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser gebildet. Das hintere Ende des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser springt von der Innenseite des zweiten axialen Lochs 21b vor und erstreckt sich in die Steuerdruckkammer 37. Der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser weist einen Zuführkanal 71 und einen Verbindungskanal 73 auf. Der Zuführkanal 71 enthält einen ersten Zuführkanal 71a, einen zweiten Zuführkanal 71b, einen dritten Zuführkanal 71c und einen vierten Zuführkanal 71d. Der erste Zuführkanal 71a ist an der Vorderseite des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser angeordnet. Der erste Zuführkanal 71a erstreckt sich in die radiale Richtung und öffnet sich zu der Außenumfangsseite des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser und steht mit dem Einführungskanal 5a in Fluidverbindung. Im Ergebnis ist der Zuführkanal 71 mit der Taumelscheibenkammer 31 durch den Einführungskanal 5a verbunden.
Der zweite Zuführkanal 71b steht mit dem ersten Zuführkanal 71a in Fluidverbindung und erstreckt sich in der Richtung der Achse O in dem Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser rückwärts. Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, steht der dritte Zuführkanal 71c mit dem zweiten Zuführkanal 71b in Fluidverbindung und erstreckt sich in der Richtung der Achse O im Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser rückwärts. Der dritte Zuführkanal 71c ist so ausgebildet, dass er einen größeren Durchmesser als der zweite Zuführkanal 71b in der Richtung der Achse O aufweist. Somit ist ein gestufter Abschnitt 711 zwischen dem zweiten Zuführkanal 71b und dem dritten Zuführkanal 71c ausgebildet. Der vierte Zuführkanal 71d steht mit dem dritten Zuführkanal 71c in Fluidverbindung. Der vierte Zuführkanal 71d erstreckt sich in der Richtung der Achse O im Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser rückwärts und öffnet sich zu der hinteren Oberfläche des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser. Im Ergebnis ist der Zuführkanal 71 auch mit der Steuerdruckkammer 37 verbunden. Zusätzlich ist der vierte Zuführkanal 71d so ausgebildet, dass er einen größeren Durchmesser als der dritte Zuführkanal 71c hat. Im Ergebnis ist ein zweiter gestufter Abschnitt 712 zwischen dem dritten Zuführkanal 71c und dem vierten Zuführkanal 71d ausgebildet. Der Verbindungskanal 73 steht mit dem vierten Zuführkanal 71d in Fluidverbindung. Der Verbindungskanal 73 erstreckt sich in der radialen Richtung und öffnet sich zur Außenumfangsseite des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser.
Ein beweglicher Körper 75 ist im vierten Zuführkanal 71d vorgesehen. Der bewegliche Körper ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der vierte Zuführkanal 71d aufweist, und ist mit dem vierten Zuführkanal 71d verzahnt. Im Ergebnis kann der bewegliche Körper 75 integral mit der Antriebswelle 3 rotieren. Der bewegliche Körper 75 ist in dem vierten Zuführkanal 71d in der Richtung der Achse O bewegbar. Da der bewegliche Körper 75 in dem vierten Zuführkanal 71d vorgesehen ist, wirkt durch den ersten bis dritten Zuführkanal 71a bis 71c Ansaugdruck auf die Vorderseite des beweglichen Körpers 75. Durch den vierten Zuführkanal 71d wirkt Steuerdruck auf den Rückseite des beweglichen Körpers 75. Der bewegliche Körper ist basierend auf dem Steuerdruck in der Richtung der Achse O bewegbar.
Der bewegliche Körper 75 hat einen Durchgangskanal 75a. Der Durchgangskanal 75a weist im Wesentlichen eine Kurbelform auf und erstreckt sich in die Richtung der Achse O und in die radiale Richtung. Der Durchgangskanal 75a weist eine erste Öffnung 751, die sich in Richtung des zweiten und dritten Zuführkanals 71b und 71c hin öffnet, und eine zweite Öffnung 752 auf, die sich in Richtung des Verbindungskanals 73 hin öffnet. Im Ergebnis steht der Durchgangskanal 75a mit der Taumelscheibenkammer 31 durch den ersten bis dritten Zuführkanal 71a bis 71c und mit dem Verbindungskanal 73 in Fluidverbindung.
Ein Sicherungsring 74 ist in dem vierten Zuführkanal 71d vorgesehen. Wie in 13 gezeigt ist, tritt der bewegliche Körper 75 mit dem Sicherungsring 74 in Kontakt, wenn der bewegliche Körper 75 sich in dem vierten Zuführkanal 71d in der Richtung der Achse O am weitesten nach hinten bewegt. Im Ergebnis reguliert der Sicherungsring 74 den Bewegungsgrad /-betrag des beweglichen Körpers 75 in der Rückwärtsrichtung. Auf der anderen Seite, wie in 12 gezeigt ist, tritt der bewegliche Körper 75 mit dem zweiten gestuften Abschnitt 712 in Kontakt, wenn sich der bewegliche Körper 75 in dem vierten Zuführkanal 71d in der Richtung der Achse O ab weitesten nach vorne bewegt. Im Ergebnis reguliert der zweite gestufte Abschnitt 712 den Bewegungsgrad /-betrag des beweglichen Körpers 75 in der Vorwärtsrichtung.
In dem dritten Zuführkanal 71c ist eine Schraubenfeder 76a zwischen dem ersten gestuften Abschnitt 711 und dem beweglichen Körper 75 vorgesehen. Die Schraubenfeder 76a drängt den beweglichen Körper 75 in Richtung der Rückseite des vierten Zuführkanals 71d.
Der Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Rotationskörper 77. Der Rotationskörper 77 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das zweite axiale Loch 21b aufweist, und ist in dem zweiten axialen Loch 21b angeordnet. Das heißt, der Rotationskörper 77 ist an der Außenumfangsseite der Antriebswelle 3 angeordnet. Im Ergebnis wirkt durch das Durchgangsloch 49 auf die Vorderseite des Rotationskörpers 77 der Ansaugdruck. Auf die Rückseite des Rotationskörpers 77 wirkt der Steuerdruck.
Der Rotationskörper 77 ist mit dem Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser der Antriebswelle 3 verzahnt. Im Ergebnis ist der Rotationskörper 77 integral mit der Antriebswelle 3 im zweiten axialen Loch 21b drehbar. Der Rotationskörper 77 ist im zweiten axialen Loch 21b aufgrund des Differenzdrucks zwischen dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck hinsichtlich der Antriebswelle 3 in der Richtung der Achse O bewegbar.
Sicherungsringe 78 und 79 sind am Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser vorgesehen. Der Sicherungsring 78 ist an der Vorderseite des zweiten axialen Lochs 21b im Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser vorgesehen, sodass wenn der Rotationskörper 77 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O an die vorderste Position bewegt, der Rotationskörper 77 mit dem Sicherungsring 78 in Kontakt tritt. Im Ergebnis reguliert der Sicherungsring 78 den Grad / Betrag der Vorwärtsbewegung des Rotationskörpers 77. Der Sicherungsring 79 ist an der Rückseite im zweiten axialen Loch 21b im Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser vorgesehen, sodass wenn der Rotationskörper 77 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O auf die hinterste Position bewegt, der Rotationskörper 77 mit dem Sicherungsring 79 in Kontakt tritt. Im Ergebnis reguliert der Sicherungsring 79 den Grad / Betrag der Rückwärtsbewegung des Rotationskörpers 77.
Im zweiten axialen Loch 21b ist eine Schraubenfeder 76b zwischen dem Rotationskörper 77 und der Trägerwand 21c vorgesehen. Die Schraubenfeder 76b drängt den Rotationskörper 77 in Richtung der Rückseite des zweiten axialen Lochs 21b.
Der Rotationskörper 77 weist den Hauptkörperdurchgang 41b und den dritten radialen Durchgang 41c auf. Der Hauptkörperdurchgang 41b und der dritte radiale Durchgang 41c bilden den zweiten Verbindungskanal 42. In dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Hauptkörperdurchgang 41b, so wie im Fall des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform, an der Außenumfangsfläche des Rotationskörpers 77 zurückgesetzt / ausgespart in einem Zustand, in dem die Richtung des Hauptkörperdurchgangs 41b zu dem des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung entgegengesetzt ist. Der dritte radiale Durchgang 41c erstreckt sich radial und steht mit dem Hauptkörperdurchgang 41b und dem Verbindungskanal 73 in Fluidverbindung. Das heißt, der zweite Verbindungskanal 42 steht mit dem Verbindungskanal 73 in Fluidverbindung. Der dritte radiale Durchgang 41c ist in der Richtung der Achse O länger als der erste radiale Durchgang 41a des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet. Somit ist, wenn der Rotationskörper 77 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O bewegt, die Fluidverbindungsfläche zwischen dem dritten radialen Durchgang 41c und dem Verbindungskanal 73 konstant.
In dem Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform ist eine Ansaugeinheit 15c durch jeden der ersten Verbindungskanäle 21d, den zweiten Verbindungskanal 42, den Zuführkanal 71, den Verbindungskanal 73 und den Durchgangskanal 75a gebildet. Im Ergebnis erreicht in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform in die Taumelscheibenkammer 31 angesaugtes Kühlgas den dritten radialen Durchgang 41c von dem Verbindungskanal 73 aus durch den Zuführkanal 71 und den Durchgangskanal 75a. Das heißt, der Verbindungskanal 73 steht mit dem zweiten Verbindungskanal 42 in Fluidverbindung. Das Kühlgas, das den dritten radialen Durchgang 41c erreicht, strömt von dem Hauptkörperdurchgang 41b durch jede der ersten Verbindungskanäle 21d und wird in jede Kompressionskammer 45 angesaugt.
Der Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform enthält die Ansaugdrossel 43c. Die Ansaugdrossel 43c ist durch den Verbindungskanal 73 und den Durchgangskanal 75a gebildet. In diesem Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform ist die Steuerdruckkammer 37, wie im Falle des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform, durch den Ablasskanal (nicht gezeigt) mit der Taumelscheibenkammer 31 verbunden. Die andere / übrige Konfiguration des Kompressors gemäß der dritten Ausführungsform ist die gleiche wie die des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform.
In dem Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform erhöht das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variable Differenzdruck zu erhöhen, sodass der Rotationskörper 77 beginnt, sich im zweiten axialen Loch 21b von dem in 13 gezeigten Zustand aus entgegen der Druckkraft der Schraubenfeder 76b in der Richtung der Achse O zu bewegen. Zur gleichen Zeit beginnt der beweglichen Körper 75, sich im vierten Zuführkanal 71d entgegen der Druckkraft der Schraubenfeder 75a in der Richtung der Achse O vorwärts zu bewegen. Im Ergebnis nimmt in der Ansaugdrossel 43c die Fluidverbindungsfläche zwischen der zweiten Öffnung 752 des Durchgangskanals 75a und dem Verbindungskanal 73 graduell zu. Dann nimmt die Strömungsrate von aus dem Durchgangskanal 75a in den Verbindungskanal 73 strömendem Kühlgas graduell zu. Somit erhöht die Saugdrossel 43c graduell die Strömungsrate von Kühlmittel in jede Kompressionskammer 45. Während der Rotationskörper 77 sich vorwärts bewegt, verringert sich der Verbindungswinkel graduell. Somit verringert sich die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas graduell.
Wenn der variable Differenzdruck maximal wird, wie in 12 gezeigt ist, ist der bewegliche Körper 75 an der vordersten Position in dem vierten Zuführkanal 71d angeordnet. Im Ergebnis wird die Fluidverbindungsfläche zwischen der zweiten Öffnung 752 und dem Durchgangskanal 73 in der Ansaugdrossel maximal, sodass die Strömungsrate von Kühlgas, das aus dem Durchgangskanal 75a in den Verbindungskanal 73 strömt, maximal wird. Somit maximiert die Ansaugdrossel 43c die Strömungsrate von Kühlgas zu jeder Kompressionskammer 45. In diesem Fall ist der Rotationskörper 77 an der vordersten Position im zweiten axialen Loch 21b angeordnet, sodass der Verbindungswinkel minimal wird. Somit wird in dem Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas maximal.
Auf der anderen Seite verringert das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variable Differenzdruck zu verringern, sodass die Druckkraft der Schraubenfeder 76b den Rotationskörper 77 veranlasst, sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O rückwärts zu bewegen. Zur gleichen Zeit beginnt der bewegliche Körper 75 sich im vierten Zuführkanal 71d in der Richtung der Achse O aufgrund der Druckkraft der Schraubenfeder 76a rückwärts zu bewegen. Im Ergebnis verringert sich die Fluidverbindungsfläche zwischen der zweiten Öffnung 752 und dem Verbindungskanal 73 in der Ansaugdrossel 43c graduell. Somit verringert sich die Strömungsrate von Kühlgas, das aus dem Durchgangskanal 75a in den Verbindungskanal 73 strömt, graduell. Im Ergebnis verringert die Ansaugdrossel 43c die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Während sich der Rotationskörper 77 rückwärts bewegt nimmt der Verbindungswinkel graduell zu. Folglich verringert sich die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas.
Dann, wenn der variable Differenzdruck minimal wird, wie in 13 gezeigt ist, ist der bewegliche Körper 75 an der hintersten Position im vierten Zuführkanal 71d angeordnet. Im Ergebnis wird die Fluidverbindungsfläche zwischen der zweiten Öffnung 752 und dem Verbindungskanal 73 in der Ansaugdrossel 43c minimal, sodass die Strömungsrate von Kühlgas, das aus dem Durchgangskanal 75a in den Verbindungskanal 73 strömt, minimal wird. Somit minimiert die Ansaugdrossel 43c die Strömungsrate von Kühlgas zu jeder Kompressionskammer 45. In diesem Fall ist der Rotationskörper 77 an der hintersten Position im zweiten axialen Loch 21b angeordnet, sodass der Verbindungswinkel maximal ist. Somit wird in dem Kompressor gemäß der dritten Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas minimiert.
Vierte Ausführungsform
Wie in den 14 bis 16 gezeigt ist, weist in dem Kompressor gemäß einer vierten Ausführungsform das hintere Gehäuse 19 ein radiales Loch 61 auf. Das radiale Loch 61 erstreckt sich von der mittleren Seite des hinteren Gehäuses 19 in die radial nach außen gerichtete Richtung des hinteren Gehäuses 19 und öffnet sich zur Außenseite des hinteren Gehäuses 19 hin. Ein Trennteil 63 ist in dem radialen Loch 61 befestigt. Das Trennteil 63 trennt das radiale Loch 61 in einen ersten Ansaugkanal 271 und die Steuerdruckkammer 37. Der Endabschnitt des ersten Ansaugkanals 271 in der radial nach außen gerichteten Richtung des hinteren Gehäuses 19 dient als Ansaugöffnung 27a.
Das hintere Gehäuse 19 weist einen zweiten Ansaugkanal 272 auf. Der zweite Ansaugkanal 272 steht mit dem ersten Ansaugkanal 271 und der Ansaugkammer 27 in Fluidverbindung. Im Ergebnis wird Kühlgas durch die Ansaugöffnung 27a und den ersten und zweiten Ansaugkanal 271, 272 in die Ansaugkammer 27 angesaugt. Die Ansaugkammer 27 steht mit der Innenseite des zweiten axialen Lochs 21b durch den Ansaugverbindungskanal 27b, der in dem Zylinderblock 21 ausgebildet ist, in Fluidverbindung. Im Ergebnis wirkt der Ansaugdruck auf das zweite axiale Loch 21b und die Ansaugkammer 27.
Das hintere Gehäuse 19 weist einen dritten Nabenabschnitt 191 auf. Der dritte Nabenabschnitt 191 ist ein Beispiel für den Nabenabschnitt der vorliegenden Erfindung. Der dritte Nabenabschnitt 191 erstreckt sich in die Ansaugkammer 27 in der Richtung der Achse O. Das hintere Gehäuse 19 weist ein viertes axiales Loch 192 auf. Das vierte axiale Loch 192 ist ein Beispiel für das Wellenloch in der vorliegenden Erfindung. Das vierte axiale Loch 192 verläuft durch den dritten Nabenabschnitt 191 in der Richtung der Achse O und steht mit der Ansaugkammer 27 und der Steuerdruckkammer 37 in Fluidverbindung.
Die Antriebswelle 3 weist einen Gewindeabschnitt 3a, den Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser und einen Abschnitt 3f mit einem dritten Durchmesser auf. Der Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser ist an der Rückseite der Antriebswelle 3 angeordnet und ist durchgehend / kontinuierlich mit dem Rückende des Abschnitts 3b mit dem ersten Durchmesser gebildet. Der Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser ist in dem dritten axialen Loch 210 gelagert. Der Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser weist einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 3b mit dem ersten Durchmesser auf. Der Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser weist einen zweiten axialen Durchgang 30c und einen zweiten radialen Durchgang 30d auf. Der zweite axiale Durchgang 30c erstreckt sich in den Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser in der Richtung der Achse O. Das Rückende des zweiten axialen Durchgangs 30c öffnet sich zu der hinteren Oberfläche des Abschnitts 3f mit dem dritten Durchmesser. Der zweite radiale Durchgang 30d steht mit dem zweiten axialen Durchgang 30c in Fluidverbindung. Der zweite radiale Durchgang 30d erstreckt sich in den Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser in der radialen Richtung und öffnet sich zur Außenumfangsfläche des Abschnitts 3f mit dem dritten Durchmesser.
Wie in den 15 und 16 gezeigt ist, enthält der Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform einen Rotationskörper 65. Der Rotationskörper 65 weist einen Hauptkörperabschnitt 67 und einen Verlängerungsabschnitt 69 auf. Der Hauptkörperabschnitt 67 ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das zweite axiale Loch 21b aufweist. Der Verlängerungsabschnitt 69 ist integral mit dem Hauptkörperabschnitt 67 ausgebildet und erstreckt sich vom Hauptkörperabschnitt 67 aus rückwärts in der Richtung der Achse O. Der Verlängerungsabschnitt 69 weist einen kleineren Durchmesser als der Hauptkörperabschnitt 67 auf und ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das vierte axiale Loch 192 aufweist. Der Verlängerungsabschnitt 69 weist an seinem hinteren Ende einen vorspringenden Abschnitt 69a, der nach hinten vorspringt, auf.
Der Hauptkörperabschnitt 67 des Rotationskörpers 65 ist im zweiten axialen Loch 21b angeordnet. Im Ergebnis wirkt der Ansaugdruck auf die vordere Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 67. Der Verlängerungsabschnitt 69 erstreckt sich in die Ansaugkammer 27 und ist im vierten axialen Loch 192 gelagert. Im Ergebnis tritt das hintere Ende des Verlängerungsabschnitts 69 einschließlich des vorspringenden Abschnitts 69a in die Steuerdruckkammer 37 ein. Dementsprechend wirkt der Steuerdruck auf die hintere Oberfläche des Verlängerungsabschnitts 69.
Der Rotationskörper 65 weist den ersten radialen Durchgang 65a und den ersten axialen Durchgang 65b auf. Der erste radiale Durchgang 65a ist im Verlängerungsabschnitts 69 ausgebildet und erstreckt sich in der radialen Richtung des Rotationskörpers 65 und öffnet sich zur Außenumfangsseite des Verlängerungsabschnitts 69. Im Ergebnis steht der erste radiale Durchgang 65a mit der Ansaugkammer 27 in Fluidverbindung.
Der erste axiale Durchgang 65b weist einen Abschnitt 650 mit kleinem Durchmesser, einen ersten Abschnitt 651 mit großen Durchmesser und einen zweiten Abschnitt 652 mit großem Durchmesser aus. Der Abschnitt 650 mit kleinem Durchmesser ist von der Innenseite des Hauptkörperabschnitts 67 zu der Innenseite des Verlängerungsabschnitts 69 ausgebildet. Der Abschnitt 650 mit kleinem Durchmesser erstreckt sich in die Richtung der Achse O und steht mit dem ersten radialen Durchgang 65a im Verlängerungsabschnitt 69 in Fluidverbindung. Das heißt, der erste axiale Durchgang 65b steht mit dem ersten radialen Durchgang 65a in Fluidverbindung. Der erste Abschnitt 651 mit großem Durchmesser ist im Hauptkörperabschnitt 67 ausgebildet. Der erste Abschnitt 651 großen Durchmessers erstreckt sich in die Richtung der Achse O und steht mit dem Abschnitt 650 kleinen Durchmessers in Fluidverbindung. Der erste Abschnitt 651 großen Durchmessers ist im Durchmesser größer als der Abschnitt 650 kleinen Durchmessers ausgeführt. Somit ist im ersten axialen Durchgang 65b ein erster gestufter Abschnitt 653 zwischen dem ersten Abschnitt 651 großen Durchmessers und dem Abschnitt 650 kleinen Durchmessers ausgebildet. Der zweite Abschnitt 652 großen Durchmessers ist im Hauptkörperabschnitt 67 ausgebildet. Der zweite Abschnitt 652 großen Durchmessers erstreckt sich in die Richtung der Achse O und das vordere Ende des zweiten Abschnitts 652 großen Durchmessers öffnet sich zur vorderen Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 67 und das hintere Ende des zweiten Abschnitts 652 großen Durchmessers steht mit dem ersten Abschnitt 651 großen Durchmessers in Fluidverbindung. Der zweite Abschnitt 652 großen Durchmessers ist im Durchmesser größer als der erste Abschnitt 651 großen Durchmesser ausgebildet. Somit ist im ersten axialen Durchgang 65b ein zweiter gestufter Abschnitt 654 zwischen dem zweiten Abschnitt 652 großen Durchmesser und dem ersten Abschnitt 651 großen Durchmesser ausgebildet.
Der Rotationskörper 65 ist mit dem Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser der Antriebswelle 3 im zweiten Abschnitt 652 großen Durchmessers verzahnt. Im Ergebnis ist der Rotationskörper 65 integral mit der Antriebswelle 3 drehbar. In dem Rotationskörper 65 ist der Hauptkörperabschnitt 67 in der Richtung der Achse O im zweiten axialen Loch 21b hinsichtlich der Antriebswelle 3 durch den Differenzdruck zwischen dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck bewegbar. Dann ist der Verlängerungsabschnitt 69 im vierten axialen Loch 192 in der Richtung der Achse O bewegbar. Der Abschnitt 3f mit dem dritten Durchmesser ist mit dem zweiten Abschnitt 652 großen Durchmesser verzahnt, sodass der zweite axiale Durchgang 30c mit dem ersten axialen Durchgang 65b in Fluidverbindung steht.
Wie in 15 gezeigt ist, tritt der zweite gestufte Abschnitt 654, wenn sich der Hauptkörperabschnitt 67 an die vorderste Position im zweiten axialen Loch 21 in der Richtung der Achse O bewegt, mit dem hinteren Ende des Abschnitts 3f mit dem dritten Durchmesser in Kontakt. Im Ergebnis reguliert der zweite gestufte Abschnitt 654 den Grad / Betrag der Vorwärtsbewegung des Rotationskörpers 65. Wie in 16 gezeigt ist, tritt der vorspringende Abschnitt 69a, wenn der Verlängerungsabschnitt 69 sich im vierten axialen Loch 192 an die hinterste Position in der Richtung der Achse O bewegt, mit der Innenwand der Steuerdruckkammer 37 oder dem hinteren Gehäuse 19 in Kontakt. Im Ergebnis reguliert das hintere Gehäuse 19 den Grad / Betrag der Rückwärtsbewegung des Rotationskörpers 65.
Im ersten Abschnitt 651 großen Durchmessers ist eine Schraubenfeder 66 zwischen dem hinteren Ende des Abschnitts 3f mit dem dritten Durchmesser und dem ersten gestuften Abschnitt 653 vorgesehen. Die Schraubenfeder 66 drängt den Rotationskörper 65 in Richtung der Rückseite des zweiten axialen Lochs 21b hin.
Der Hauptkörperabschnitt 67 weist den zweiten Verbindungskanal 42 oder den Hauptkörperdurchgang 41b und den dritten radialen Durchgang 41c auf. Im Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform ist der Hauptkörperdurchgang 41b, wie im Fall der Kompressoren gemäß der zweiten und dritten Ausführungsformen, an der Außenumfangsfläche des Hauptkörperabschnitts 67 zurückgesetzt bzw. ausgespart in einem Zustand, in dem die Richtung des Hauptkörperdurchgangs 41b zu dem des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung entgegengesetzt ist. Der dritte radiale Durchgang 41c steht mit dem zweiten radialen Durchgang 30d in Fluidverbindung. Wie im Fall des Kompressors gemäß der dritten Ausführungsform, ist die Fluidverbindungsfläche zwischen dem dritten radialen Durchgang 41c und dem zweiten radialen Durchgang 30d konstant, selbst wenn der Hauptkörperabschnitt 67 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O bewegt.
Im Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform ist die Ansaugeinheit 15d durch den ersten Verbindungskanal 21d, den zweiten Verbindungskanal 42, den ersten radialen Durchgang 65a, den ersten axialen Durchgang 65b, den zweiten axialen Durchgang 30c und den zweiten radialen Durchgang 30d gebildet. Im Ergebnis erreicht in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform in die Ansaugkammer 27 angesaugtes Kühlgas den dritten radialen Durchgang 41c vom ersten radialen Durchgang 65a aus durch den ersten axialen Durchgang 65b, den zweiten axialen Durchgang 30c und den zweiten radialen Durchgang 30d. Kühlgas, das den dritten radialen Durchgang 41c erreicht, strömt aus dem Hauptkörperdurchgang 41b durch den ersten Verbindungskanal 21d und wird in jede Kompressionskammer 45 angesaugt.
Der Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform enthält eine Ansaugdrossel 43d. Die Ansaugdrossel 43d ist durch den ersten radialen Durchgang 65a und den dritten Nabenabschnitt 191 gebildet. Die andere / übrige Konfiguration des Kompressors gemäß der vierten Ausführungsform ist die gleiche wie die des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform.
Im Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform erhöht das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variablen Differenzdruck zu erhöhen, sodass der Hauptkörperabschnitt 67 des Rotationskörpers 65 beginnt, sich von dem in 16 gezeigten Zustand im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O vorwärts zu bewegen. Der Verlängerungsabschnitt 69 des Rotationskörpers 65 beginnt, sich in der Richtung der Achse O im vierten axialen Loch 192 vorwärts zu bewegen. Somit beginnt der erste radiale Durchgang 65a, sich von dem dritten Nabenabschnitt 191 vorwärts zu bewegen. Im Ergebnis nimmt in der Ansaugdrossel 43d der Öffnungsgrad des ersten radialen Durchgangs 65a graduell zu. Somit nimmt die Strömungsrate von aus der Ansaugkammer 27 in den ersten radialen Durchgang 65a strömendem Kühlgas graduell zu. Im Ergebnis erhöht die Ansaugdrossel 43d die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 graduell. Während der Hauptkörperabschnitt 67 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O vorwärts bewegt, verringert sich der Verbindungswinkel graduell. Somit nimmt die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas zu.
Dann, wenn der variable Differenzdruck maximal wird, wie in 15 gezeigt ist, ist der gesamte erste radiale Durchgang 65a vor dem dritten Nabenabschnitt 191 angeordnet. Im Ergebnis wird in der Ansaugdrossel 43d der Öffnungsgrad des ersten radialen Durchgangs 65a maximal, sodass die Strömungsrate von aus der Ansaugkammer 27 in den ersten radialen Durchgang 65a strömendem Kühlgas maximal wird. Somit maximiert die Ansaugdrossel 43d die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. In dem Fall wird der Verbindungswinkel minimal. Somit wird in dem Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 strömendem Kühlgas maximal.
Auf der anderen Seite reduziert das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variable Differenzdruck zu reduzieren, sodass der Hauptkörperabschnitt 67 beginnt, sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O aufgrund der Druckkraft der Schraubenfeder 66 rückwärts zu bewegen. Der Verlängerungsabschnitt 69 beginnt, sich im vierten axialen Loch 192 in der Richtung der Achse O rückwärst zu bewegen. Somit beginnt der erste radiale Durchgang 65a, sich in das vierte axiale Loch 192 hinein zu bewegen, während der erste radiale Durchgang 65a sich auf die Rückseite des dritten Nabenabschnitts 191 zu bewegt. Das heißt, der erste radiale Durchgang 65a beginnt, von dem dritten Nabenabschnitt 191 verdeckt zu werden. Im Ergebnis verringert sich in der Ansaugdrossel 43d der Öffnungsgrad des ersten radialen Durchgangs 65a graduell. Somit verringert sich die Strömungsrate von aus der Ansaugkammer 27 in den ersten radialen Durchgang 65a strömendem Kühlgas graduell. Im Ergebnis verringert die Ansaugdrossel 43d die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 graduell. Während sich der Hauptkörperabschnitt 67 im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O vorwärts bewegt, nimmt der Verbindungswinkel graduell zu. Somit verringert sich die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas.
Dann, wenn der variable Grenzdruck minimal wird, ist der meiste / größte Teil des ersten radialen Durchgangs 65a mit / von dem dritten Nabenabschnitt 191 verdeckt, wie in 16 gezeigt ist. Im Ergebnis wir der Öffnungsgrad des ersten radialen Durchgangs 65a in der Ansaugdrossel 43d minimal, sodass die Strömungsrate von aus der Ansaugkammer 27 in den ersten radialen Durchgang 65a strömendem Kühlgas minimal wird. Somit minimiert die Ansaugdrossel 43d die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. In dem Fall wird der Verbindungswinkel maximal. Somit wird in dem Kompressor der vierten Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 strömendem Kühlgas minimal.
Fünfte Ausführungsform
Wie in den 17 bis 19 gezeigt ist, sind in dem Kompressor gemäß einer fünften Ausführungsform ein Ansaugventil 81 und Sicherungsringe 82, 83 in dem radialen Loch 61 des hinteren Gehäuses 19 vorgesehen. Das Ansaugventil 81 unterteilt das radiale Loch 61 in die Ansaugkammer 27 und die Steuerdruckkammer 37. Im Ergebnis wirkt der Ansaugdruck auf die Ansaugkammer 27 auf der Seite des Ansaugventils 81 und der Steuerdruck wirkt auf die Steuerdruckkammer 37 auf der Seite des Ansaugventils 81. Der Endabschnitt der Ansaugkammer 27, der in der radial nach außen gerichteten Richtung des hinteren Gehäuses 19 angeordnet ist, dient als die Ansaugöffnung 27a.
Das Ansaugventil 81 ist in der Ansaugkammer 27 in der radialen Richtung des hinteren Gehäuses 19 oder in der vertikalen Richtung aufgrund des Differenzdrucks zwischen dem Ansaugdruck und dem Steuerdruck in dem radialen Loch 61, oder dem variablen Differenzdruck, bewegbar. Das heißt, das Ansaugventil 81 ist basierend auf dem Steuerdruck bewegbar. Wie in den 17 und 18 gezeigt ist, tritt das Ansaugventil 81 mit dem Sicherungsring 82 in Kontakt, wenn das Ansaugventil 81 sich an die oberste Position in der Ansaugkammer 27 bewegt. Im Ergebnis reguliert der Sicherungsrings 82 den Grad / Betrag der Aufwärtsbewegung des Ansaugventils 81. Wie in 19 gezeigt ist, tritt das Ansaugventil 81 mit dem Sicherungsring 83 in Kontakt, wenn das Ansaugventil 81 sich auf die unterste Position in der Ansaugkammer 28 bewegt. Im Ergebnis reguliert der Sicherungsring 83 den Grad / Betrag der Abwärtsbewegung des Ansaugventils 81.
Eine Schraubenfeder 84 ist zwischen dem Ansaugventil 81 und dem Sicherungsring 82 vorgesehen. Die Schraubenfeder 84 drängt das Ansaugventil 81 zur Unterseite der Ansaugkammer 27 hin oder in Richtung der Seite der Steuerdruckkammer 37.
Das Ansaugventil 81 weist ein erstes Durchgangsloch 81a und ein zweites Durchgangsloch 81b auf. Das erste Durchgangsloch 81a erstreckt sich in der Richtung, die sich mit der Richtung der Achse O kreuzt, und öffnet sich an der oberen Oberfläche des Ansaugventils 81. Das zweite Durchgangsloch 81b steht mit ersten Durchgangsloch 81a in Fluidverbindung und erstreckt sich in der Richtung der Achse O und verläuft durch das Ansaugventil 81 hindurch.
Das hintere Gehäuse 19 weist einen Ansaugkanal 85 und eine Verbindungskammer 86 auf. Der Ansaugkanal 85 erstreckt sich in der Richtung der Achse O und steht mit dem zweiten Durchgangsloch 81b in Fluidverbindung. Im Ergebnis steht der Ansaugkanal 85 mit der Ansaugkammer 27 durch das erste und zweite Durchgangsloch 81a und 81b in Fluidverbindung. Die Verbindungskammer 86 ist an der mittleren Seite des hinteren Gehäuses 19 ausgebildet und steht mit dem Ansaugkanal 85 in Fluidverbindung. Die Verbindungskammer 86 steht mit der Steuerdruckkammer 37 durch das vierte axiale Loch 192 in Fluidverbindung.
In dem Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform ist der Hauptkörperabschnitt 67 des Rotationskörpers 65 im zweiten axialen Loch 21b angeordnet, sodass sich der Verlängerungsabschnitt 69 in die Verbindungskammer 86 hinein erstreckt und im vierten axialen Loch 192 gelagert ist. Im Ergebnis steht der erste radiale Durchgang 65a mit der Verbindungskammer 86 in Fluidverbindung. In dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der dritte Nabenabschnitt, anders als der Kompressor gemäß der vierten Ausführungsform, nicht in dem hinteren Gehäuse 19 ausgebildet. Somit ist die Fluidverbindungsfläche zwischen dem ersten radialen Durchgang 65a und der Verbindungskammer 86 konstant, wenn der Verlängerungsabschnitt 69 sich in der Richtung der Achse O bewegt.
In dem Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform ist eine Ansaugeinheit 15e durch den ersten Verbindungskanal 21d, den zweiten Verbindungskanal 42, das Ansaugventil 81, den Ansaugkanal 85, die Verbindungskammer 86, den ersten radialen Durchgang 65a, den ersten axialen Durchgang 65b, den zweiten axialen Durchgang 30c und den zweiten radialen Durchgang 30d gebildet. Im Ergebnis erreicht in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform in die Ansaugkammer 27 angesaugtes Kühlgas die Verbindungskammer 86 durch das erste und zweite Durchgangsloch 81a, 81b und den Ansaugkanal 85. Das Kühlgas, das die Verbindungskammer 86 erreicht, erreicht den dritten radialen Durchgang 41c von dem ersten radialen Durchgang 65a aus durch den ersten axialen Durchgang 65b, den zweiten axialen Durchgang 30c und den zweiten radialen Durchgang 30d. Das Kühlgas, das den dritten radialen Durchgang 41c erreicht, strömt durch jeden der ersten Verbindungskanäle 21d vom Hauptkörperdurchgang 41 b aus und wird in jede Kompressionskammer 45 angesaugt.
Die Kompressionskammer gemäß der fünften Ausführungsform weist eine Ansaugdrossel 43e auf. Die Ansaugdrossel 43e ist durch das Ansaugventil 81 und den Ansaugkanal 85 gebildet. Die andere / übrige Konfiguration des Kompressors gemäß der fünften Ausführungsform ist die gleiche wie die des Kompressors gemäß der vierten Ausführungsform.
In dem Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform erhöht das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variablen Differenzdruck zu erhöhen, sodass das Ansaugventil 81 beginnt, sich in der Ansaugkammer 27 von dem in 19 gezeigten Zustand aus entgegen der Druckkraft der Schraubenfeder 84 aufwärts zu bewegen. Im Ergebnis bewegt sich in der Ansaugdrossel 43e das Ansaugventil 81 hinsichtlich des Ansaugkanals 85 aufwärts, sodass die Fluidverbindungsfläche zwischen dem Ansaugkanal 85 und dem zweiten Durchgangsloch 81b graduell zunimmt. Somit nimmt die Strömungsrate von aus dem zweiten Durchgangsloch 81b durch den Ansaugkanal 85 hindurch in die Verbindungskammer 86 strömendem Kühlgas graduell zu. Im Ergebnis erhöht die Ansaugdrossel 43e die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 graduell.
Wenn der variable Differenzdruck maximal wird, wie in 18 gezeigt ist, ist das Ansaugventil 81 an der obersten Position in der Ansaugkammer 27 angeordnet. Im Ergebnis wird die Fluidverbindungsfläche zwischen dem Ansaugkanal 85 und dem zweiten Durchgangsloch 81b in der Ansaugdrossel 43e maximal. Somit wird die Strömungsrate von aus dem zweiten Durchgangsloch 81b durch den Ansaugkanal 85 hindurch in die Verbindungskammer 86 hinein strömendem Kühlgas maximal. Im Ergebnis maximiert die Ansaugdrossel 43e die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Die Bewegung des Hauptkörperabschnitts 67 im zweiten axialen Loch 21b und die Bewegung des Verlängerungsabschnitts 69 im vierten axialen Loch 192 sind, wenn sich der variable Differenzdruck erhöht, die gleichen wie die des Kompressors gemäß der vierten Ausführungsform. Somit wird in dem Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas maximal.
Auf der anderen Seite verringert das Steuerventil 13 den Steuerdruck der Steuerdruckkammer 37, um den variablen Differenzdruck zu verringern, sodass das Ansaugventil 81 sich in der Ansaugkammer 27 aufgrund der Druckkraft der Schraubenfeder 84 in der Ansaugkammer 27 abwärts bewegt. Im Ergebnis bewegt sich in der Ansaugdrossel 43e das Ansaugventil 81 hinsichtlich des Ansaugkanals 85 abwärts, sodass die Fluidverbindungsfläche zwischen dem Ansaugkanal 85 und dem zweiten Durchgangsloch 81b graduell verringert. Somit verringert sich die Strömungsrate von aus dem zweiten Durchgangsloch 81b heraus durch den Ansaugkanal 85 hindurch in die Verbindungskammer 86 strömendem Kühlgas graduell. Somit verringert die Ansaugdrossel 43e graduell die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45.
Wenn der variable Differenzdruck minimal wird, wie in 19 gezeigt ist, ist das Ansaugventil 81 an der untersten Position in der Ansaugkammer 27 angeordnet. Im Ergebnis dient in der Ansaugdrossel 43e das zweite Durchgangsloch 81b nur mit einem kleinen Abschnitt als der Ansaugkanal 85, sodass die Fluidverbindungsfläche zwischen dem Ansaugkanal 85 und dem zweiten Durchgangsloch 81b minimal wird. Somit wird die Strömungsrate von aus dem zweiten Durchgangsloch 81b heraus durch den Ansaugkanal 85 hindurch in die Verbindungskammer 86 hinein strömendem Kühlgas minimal. Somit minimiert die Ansaugdrossel 43e die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45. Die Bewegung des Hauptkörperabschnitts 67 im zweiten axialen Loch 21b und die Bewegung des Verlängerungsabschnitts 69 im vierten axialen Loch 192 sind, wenn der variable Differenzdruck zunimmt, die gleichen wie die des Kompressors gemäß der vierten Ausführungsform. Somit wird in dem Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas minimal.
In dem Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform ändert sich die Fluidverbindungsfläche zwischen dem Ansaugkanal 85 und dem zweiten Durchgangsloch 81b in der Ansaugdrossel 43e unabhängig von der Bewegung des Hauptkörperabschnitts 67 und des Verlängerungsabschnitts 69 in der Richtung der Achse O oder der Bewegung des Rotationskörpers 65 in der Richtung der Achse O, sodass die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 zunimmt oder abnimmt. Somit ist in dem Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate von Kühlgas in jede Kompressionskammer 45 in geeigneter Weise anpassbar.
Somit weisen die Kompressoren gemäß der zweiten bis fünften Ausführungsformen die gleichen Funktionen wie der Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform auf.
Auch wenn die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erwähnte erste bis fünfte Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.
Beispielsweise können die Kompressoren gemäß der zweiten bis fünften Ausführungsform als Doppelkolbenkompressoren („double-headed piston compressor“) ausgebildet sein.
Der Kompressor gemäß der ersten Ausführungsform kann so konfiguriert sein, dass der Rotationskörpers 11 sich im zweiten axialen Loch 21b in der Richtung der Achse O vorwärts bewegt, sodass die Strömungsrate von aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas zunimmt.
Die Kompressoren gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform können eine Taumel-Umwandlungseinheit („wobble-type conversion unit“) verwenden, in der eine Schwenkplatte an der Rückseite der befestigten Taumelscheibe 5 über ein Axiallager anstelle der Schuhe 8a und 8b gelagert ist und die Schwenkplatte und jeder Kolben 7 durch eine Verbindungsstange verbunden sind.
In den Kompressoren gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform kann der Steuerdruck extern durch Ein-Aus-Steuerung von externem Strom zum Steuerventil 13 gesteuert werden, oder kann der Steuerdruck intern ohne Verwendung von externem Strom gesteuert werden. Für die externe Steuerung des Steuerventils kann jeder Kompressor so angepasst sein, dass der Öffnungsgrad des Steuerventils 13 durch Abschalten des Steuerventils 13 vom Strom verringert wird. Diese Konfiguration ermöglicht, dass während des Anhaltens des Kompressors der Öffnungsgrad des Steuerventils 13 abnimmt und der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 37 abnimmt, wodurch es ermöglicht wird, dass der Kompressor in einem Zustand startet, in dem die Strömungsrate des Kühlgases, das aus jeder Kompressionskammer 45 zur Auslasskammer 29 ausgestoßen wird, minimal ist, und ein durch den Start des Kompressors verursachter Stoß reduziert wird.
Die Kompressoren der ersten bis fünften Ausführungsform können eine auslassseitige Steuerung derart leisten, dass das Steuerventil 13 eine Strömungsrate des aus der Steuerdruckkammer 37 durch den Ablasskanal in die Ansaugkammer 27 oder die Taumelscheibenkammer 31 eingebrachten Kühlgases ändert. Dies ermöglicht, dass die Menge des in der Auslasskammer 29 befindlichen Kühlgases, das zum Verändern der Strömungsrate des aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgases verwendet wird, verringert wird und somit die Effizienz des Kompressors erhöht wird. In diesem Fall kann der Kompressor so konfiguriert sein, dass der Öffnungsgrad des Steuerventils 13 durch Abschalten des Steuerventils 13 vom Strom zunimmt. Diese Konfiguration ermöglicht, dass während des Anhaltens des Kompressors der Öffnungsgrad des Steuerventils 13 erhöht wird und der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 37 verringert wird, wodurch ermöglicht wird, dass der Kompressor in dem Zustand startet, in dem die Strömungsrate des aus jeder Kompressionskammer 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenen Kühlgases minimal ist, und ein durch den Start des Kompressors verursachter Stoß reduziert wird.
Die Kompressoren der ersten bis fünften Ausführungsform können ein Drei-WegeVentil enthalten, das die Öffnungsgrade der Ablass- und Zuführkanäle anstelle des Steuerventils 13 anpasst.
Die vorliegende Erfindung kann für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft zusammengefasst einen Kolbenkompressor mit einem Gehäuse 1, 17, 19, 21, das einen Zylinderblock 21 mit Zylinderbohrungen 21a aufweist. Das Gehäuse 1, 17, 19, 21 weist eine Auslasskammer 29, eine Taumelscheibenkammer 31 und ein axiales Loch 21b, 173, 192 auf. Der Kolbenkompressor enthält eine Antriebswelle 3, eine befestigte (feststehende) Taumelscheibe 5, einen Kolben, ein Ausstoßventil 9, einen Rotationskörper 11 und ein Steuerventil 13. Der Rotationskörper 11 weist einen zweiten Verbindungskanal 41, 42 auf, der durch Rotation der Antriebswelle 3 mit den ersten Verbindungskanälen 21d intermittierend in Fluidverbindung steht. Eine Strömungsrate von aus den Kompressionskammern 45 in die Auslasskammer 29 ausgestoßenem Kühlgas verringert sich, wenn ein Verbindungswinkel um die Achse O herum pro Umdrehung der Antriebswelle 3 abhängig von einer Position des Rotationskörpers 11 in der Richtung der Achse O groß wird. Der Kolbenkompressor enthält eine Ansaugdrossel, die die Strömungsrate von Kühlgas in die Kompressionskammer verringert, wenn der Verbindungswinkel basierend auf dem Steuerdruck groß wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018068570 [0001]
JP 5306680 [0003]

Claims

Kolbenkompressor mit: einem Gehäuse (1, 17, 19, 21), das einen Zylinderblock (21) mit einer Mehrzahl an Zylinderbohrungen (21a) aufweist, wobei das Gehäuse (1, 17, 19, 21) eine Auslasskammer (29), eine Taumelscheibenkammer (31) und ein axiales Loch (21b, 173, 192) aufweist; einer Antriebswelle (3), die drehbar in dem axialen Loch (21b, 173, 192) gelagert ist; einer befestigten Taumelscheibe (5), die durch Rotation der Antriebswelle (3) in der Taumelscheibenkammer (31) drehbar ist, wobei ein Neigungswinkel der befestigten Taumelscheibe (5) hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Achse (O) der Antriebswelle (3) konstant ist; einer Mehrzahl an Kolben (7), die eine Mehrzahl an Kompressionskammern (45) in den zugehörigen Zylinderbohrungen (21a) ausbilden und an die befestigte Taumelscheibe (5) gekoppelt sind; einem Ausstoßventil (9), das in den Kompressionskammern (45) befindliches Kühlgas in die Auslasskammer (29) ausstößt; einem Rotationskörper (11), der an der Antriebswelle (3) vorgesehen und integral mit der Antriebswelle (3) drehbar ist und in einer Richtung der Achse (O) der Antriebswelle (3) bezüglich der Antriebswelle (3) basierend auf einem Steuerdruck bewegbar ist; und einem Steuerventil (13), das dazu angepasst ist, den Steuerdruck zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock (21) eine Mehrzahl an ersten Verbindungskanälen (21d) aufweist, die mit den zugehörigen Zylinderbohrungen (21a) in Fluidverbindung stehen, wobei der Rotationskörper (11) einen zweiten Verbindungskanal (41, 42) aufweist, der durch Rotation der Antriebswelle (3) mit den ersten Verbindungskanälen (21d) intermittierend in Fluidverbindung steht, wobei eine Strömungsrate von aus den Kompressionskammern (45) in die Auslasskammer (29) ausgestoßenem Kühlgas sich verringert, wenn ein Verbindungswinkel um die Achse (O) herum, in dem der zweite Verbindungskanal (41, 42) mit den ersten Verbindungskanälen (21d) in Fluidverbindung steht, pro Umdrehung der Antriebswelle (3) abhängig von einer Position des Rotationskörpers (11) in der Richtung der Achse (O) groß wird, und wobei der Kolbenkompressor eine Ansaugdrossel (43a, 43b, 43c, 43d, 43e) enthält, die eine Strömungsrate von Kühlgas in die Kompressionskammern (45) verringert, wenn der Verbindungswinkel basierend auf dem Steuerdruck groß wird.
Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugdrossel (43a, 43b, 43c, 43d, 43e) die Strömungsrate von Kühlgas in die Kompressionskammern (45) verringert, wenn der Verbindungswinkel basierend auf einer Bewegung des Rotationskörpers (11) in der Richtung der Achse (O) groß wird.
Kolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (11) an einer Außenumfangsfläche der Antriebswelle (3) vorgesehen ist, wobei der zweite Verbindungskanal (41, 42) einen ersten radialen Durchgang (41a, 65a), der sich zu einer Innenumfangsfläche (11b) des Rotationskörpers (11) hin öffnet und sich in eine radiale Richtung des Rotationskörpers (11) erstreckt, und einen Hauptkörperdurchgang (41b) aufweist, der an einer Außenumfangsfläche (11 a) des Rotationskörpers (11) zurückgesetzt ist und mit dem ersten radialen Durchgang (41a, 65a) in Fluidverbindung steht, wobei die Antriebswelle (3) einen axialen Durchgang (65b), der sich in der Richtung der Achse O erstreckt, und einen zweiten radialen Durchgang (30b, 30d) aufweist, der mit dem axialen Durchgang (65b) in Fluidverbindung steht und sich in einer radialen Richtung der Antriebswelle (3) erstreckt und sich zur Außenumfangsfläche der Antriebswelle (3) hin öffnet, und wobei die Ansaugdrossel (43a, 43b, 43c, 43d, 43e) durch den ersten radialen Durchgang (41a 65a) und den zweiten radialen Durchgang (30b, 30d) gebildet ist.
Kolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 17, 19, 21) einen Ansaugkanal (21e) aufweist, der in dem axialen Loch (21b, 173, 192) ausgebildet ist, wobei der Rotationskörper (11) einen ersten Ventilkörper (53), der an der Antriebswelle (3) befestigt ist, und einen zweiten Ventilkörper (55) aufweist, der den zweiten Verbindungskanal (41, 42) aufweist und hinsichtlich des ersten Ventilkörpers (53) in der Richtung der Achse (O) basierend auf dem Steuerdruck bewegbar ist, wobei der zweite Ventilkörpers (55) einen Ventilhauptkörper (55a), der integral mit dem ersten Ventilkörper (53) drehbar und im axialen Loch (21b, 173, 192) in der Richtung der Achse (O) bewegbar ist, und eine Ventilbohrung (55b) aufweist, die integral mit dem Ventilhauptkörper (55a) ausgebildet ist und durch die der erste Ventilkörper (53) eingesetzt ist, wobei der Ventilkörper (55a) einen ringförmigen Kanal (551) aufweist, der mit dem zweiten Verbindungskanal (41, 42) in Fluidverbindung steht und mit der Ansaugdrossel (21e) durch die Ventilbohrung (55b) in Fluidverbindung steht, und wobei die Ansaugdrossel (43b) durch den ersten Ventilkörper (53) und die Ventilbohrung (55b) gebildet ist.
Kolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (11) an einer Außenumfangsfläche der Antriebswelle (3) vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle (3) einen Zuführkanal (71, 71a, 71b) und einen Verbindungskanal (73) aufweist, der mit dem zweiten Verbindungskanal (41, 42) in Fluidverbindung steht, wobei ein beweglicher Körper (75) im Zuführkanal (71, 71a, 71b) vorgesehen und in der Richtung der Achse O basierend auf dem Steuerdruck bewegbar ist, wobei der bewegliche Körper (75) einen Durchgangskanal (75a) aufweist, der mit dem Zuführkanal (71, 71a, 71b) und dem Verbindungskanal (73) in Fluidverbindung steht, und wobei die Ansaugdrossel (43c) durch den Verbindungskanal (73) und den Durchgangskanal (75a) gebildet ist.
Kolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 17, 19, 21) eine Ansaugkammer (27) und einen Nabenabschnitt (191) aufweist, der sich in die Ansaugkammer (27) in der Richtung der Achse (O) erstreckt, wobei der Rotationskörper (11) einen ersten radialen Durchgang (41a, 65a), der sich in einer radialen Richtung des Rotationskörpers (11) erstreckt und mit der Ansaugkammer (27) in Fluidverbindung steht, und einen ersten axialen Durchgang (65b) aufweist, der sich in der Richtung der Achse (O) erstreckt und mit dem ersten radialen Durchgang (41a, 65a) in Fluidverbindung steht, wobei die Antriebswelle (3) einen zweiten axialen Durchgang (65b), der sich in der Richtung der Achse (O) erstreckt und mit dem ersten axialen Durchgang (65b) in Fluidverbindung steht, und einen zweiten radialen Durchgang (30b, 30d) aufweist, der sich in der radialen Richtung der Antriebswelle (3) erstreckt und mit dem zweiten axialen Durchgang (65b) und dem zweiten Verbindungskanal (41, 42) in Fluidverbindung steht, und wobei die Ansaugdrossel (43d) durch den ersten radialen Durchgang (41a, 65a) und den Nabenabschnitt (191) gebildet ist.
Kolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1, 17, 19, 21) eine Ansaugkammer (27), einen Ansaugkanal (21e), der mit der Ansaugkammer (27) in Fluidverbindung steht, und eine Verbindungskammer (86), die mit dem Ansaugkanal (21e) in Fluidverbindung steht, aufweist, wobei ein Ansaugventil (81) im Gehäuse (1, 17, 19, 21) vorgesehen und basierend auf dem Steuerdruck bewegbar ist, wobei der Rotationskörpers (11) einen ersten radialen Durchgang (41a, 65a), der sich in einer radialen Richtung des Rotationskörpers (11) erstreckt und mit der Verbindungskammer (86) in Fluidverbindung steht, und einen ersten axialen Durchgang (65b) aufweist, der sich in der Richtung der Achse O erstreckt und mit dem ersten radialen Durchgang (41a, 65a) in Fluidverbindung steht, wobei die Antriebswelle (3) einen zweiten axialen Durchgang (65b), der sich in der Richtung der Achse (O) erstreckt und mit dem ersten axialen Durchgang (65b) in Fluidverbindung steht, und einen zweiten radialen Durchgang (30b, 30d) aufweist, der sich in einer radialen Richtung der Antriebswelle (3) erstreckt und mit dem zweiten axialen Durchgang (65b) und dem zweiten Verbindungskanal (41, 42) in Fluidverbindung steht, wobei die Ansaugdrossel (43e) durch den Ansaugkanal (21e) und das Ansaugventil (81) gebildet ist.