DE10203662B4

DE10203662B4 - Verstellbarer Taumelscheibenkompressor mit Kapazitätssteuerungsmechanismus

Info

Publication number: DE10203662B4
Application number: DE2002103662
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Isesaki Takai; Makoto Isesaki Tamura; Satoshi Isesaki Tabei; Masaaki Isesaki Fujita
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: FR2821126A1; DE10203662A1; FR2821126B1

Abstract

Verstellbarer Taumelscheibenkompressor, der folgende Bauteile aufweist:
ein Gehäuse, das eine Kurbelkammer (4), eine Ventilplatte (6), eine Ansaugkammer (7) und eine Auslaßkammer (8) aufweist, wobei das Gehäuse einen Zylinderblock (3) umfaßt, in dem eine Vielzahl an Zylinderbohrungen (1) ausgebildet sind;
eine Antriebswelle (10), die in einer Zentralbohrung (2) in dem Zylinderblock (3) drehbar gelagert ist;
eine Vielzahl an Kolben (18), die in den Zylinderbohrungen (1) verschiebbar angeordnet sind;
eine Taumelscheibe (13), die einen Neigungswinkel hat und neigbar mit der Antriebswelle (10) verbunden ist;
eine Vielzahl an Lagern, die die Taumelscheibe (13) mit jedem der Kolben (18) koppeln, so daß sich die Kolben (18) in den Zylinderbohrungen (1) infolge der Drehung der Taumelscheibe (13) hin und her bewegen;
ein erstes Ventil, das in einem ersten Kanal (24) angeordnet ist, wobei der erste Kanal eine Verbindung zwischen einer Auslaßseite der Zylinderbohrungen (1) und der Kurbelkammer (4) herstellt,...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verstellbare Kompressoren in Fahrzeugklimaanlagen und insbesondere auf verstellbare Schrägscheibenkompressoren mit Kapazitätssteuerungs mechanismen.

Verstellbare Taumelscheibenkompressoren, die Kapazitätssteuerungsmechanismen besitzen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die zweite japanische Patentveröffentlichung (geprüft) JP 5-837521 B2 einen Schrägscheibenkompressor, insbesondere einen Taumelscheibenkompressor, der einen Steuermechanismus für die verstellbare Verdrängung in einer Fahrzeugklimaanlage hat. In solchen Fahrzeugklimaanlagen wird der Kompressor durch einen Fahrzeugmotor angetrieben.

Dieser Taumelscheibenkompressor enthält ein Ventilbauteil und einen ersten Kanal, der zwischen einer Kurbelkammer und einer Ansaugseite einer Zylinderbohrung über eine feststehende Öffnung in Verbindung steht, um es dem Druck zu ermöglichen, freigesetzt zu werden. Das Ventilbauteil ist in einem zweiten Kanal angeordnet, der eine Ausstoßseite der Zylinderbohrung und die Kurbelkammer verbindet, um einen Ausstoßdruck vorzusehen. Das Ventilbauteil wird durch einen Ansaugdruck der Zylinderbohrung gesteuert.

Wenn der Ansaugdruck in der Zylinderbohrung im Betrieb geringer als ein vorbestimmter wert ist, wenn die Last auf einem Fluidkreislauf, beispielsweise einem Kühlkreislauf, der Klimaanlage niedrig ist, öffnet das Ventilbauteil den zweiten Kanal. Kühlmittelgas von der Ausstoßseite der Zylinderbohrung ist für die Kurbelkammer vorgesehen und der Druck in der Kurbelkammer steigt. Als ein Ergebnis kann die Differenz zwischen einem ersten Moment, in dem ein Neigungswinkel zwischen einer Taumelscheibe und einer Antriebswelle erhöht wird, und einem zweiten Moment, in dem ein Neigungswinkel zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle verringert wird, verringert werden. Das erste Moment ist das Ergebnis aus einer Reaktionskraft einer Kompression, die auf die Kolben wirkt. Das zweite Moment resultiert aus dem Druck in der Kurbelkammer. Folglich kann der Neigungswinkel zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle abnehmen und die Ausstoßkapazität dieses Kompressors kann sich verringern. Wenn alternativ der Ansaugdruck der Zylinderbohrung größer als ein vorbestimmter Wert ist, wenn die Last auf den Fluidkreislauf der Klimaanlage hoch ist, schließt das Ventilbauteil den zweiten Kanal und Kühlmittelgas in der Ausstoßseite der Zylinderbohrung ist nicht für die Kurbelkammer vorgesehen. Kühlmittelgas in der Kurbelkammer strömt durch den ersten Kanal zur Ansaugseite der Zylinderbohrung, aufgrund der Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Ansaugdruck der Zylinderbohrung. Im Ergebnis kann die Differenz zwischen dem ersten Moment und dem zweiten Moment ansteigen. Folglich kann der Neigungswinkel zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle ansteigen und die Ausstoßkapazität dieses Kompressors kann zunehmen.

In diesem Kompressor ist die Öffnung in dem ersten Kanal angeordnet, der eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugseite der Zylinderbohrung darstellt, um es dem Druck zu ermöglichen, zu entweichen. Die Öffnung reduziert oder beseitigt die übermäßige Strömung von Kühlmittelgas aus der Kurbelkammer zur Ansaugseite der Zylinderbohrung und eine schnelle Abnahme des Drucks in der Kurbelkammer kann unterdrückt werden. Als ein Ergebnis kann eine schnelle Zunahme der Ausstoßkapazität auch unterdrückt werden, wenn die Ausstoßkapazität in Reaktion auf eine Zunahme der Last auf den Fluidkreislauf zunimmt und es kann eine schnelle Abnahme der Ausblastemperatur der Klimaanlage unterdrückt werden.

In diesem Kompressor schließt das Ventilbauteil, das in dem ersten Kanal angeordnet ist, den ersten Kanal unmittelbar nachdem der Kompressorbetrieb beginnt und die Ausstoßkapazität ist eine minimale Ausstoßkapazität. Durch Starten des Kompressorbetriebs strömt Kühlmittelgas aus der Ansaugseite zur Auslaßseite der Zylinderbohrung und der Ansaugdruck der Zylinderbohrung nimmt ab. Zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Ansaugdruck der Zylinderbohrung kann eine Differenz auftreten und Kühlmittelgas in der Kurbelkammer kann zu der Ansaugseite der Zylinderbohrung strömen. Der Druck in der Kurbelkammer kann abnehmen, da Kühlmittelgas zur Ansaugseite der Zylinderbohrung strömt. Deshalb nimmt die Differenz zwischen dem ersten Moment und dem zweiten Moment zu und der Neigungswinkel zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle kann zunehmen. Als ein Ergebnis kann die Ausstoßkapazität dieses Kompressors erhöht werden und die erforderliche Menge an Kühlmittelgas kann in dem Fluidkreislauf vorgesehen werden.

Bei diesem Kompressor ist jedoch die Ausstoßkapazität unmittelbar nachdem der Kompressorbetrieb beginnt eine minimale Austoßkapazität und der Ausstoßdruck der Zylinderbohrung ist niedrig. Das Moment, das den Neigungswinkel zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle erhöht und das anhand der Reaktionskraft der eine Kompression erfahrener Kolben auftaucht, ist gering. Deshalb ist die Differenz zwischen dem ersten Moment und dem zweiten Moment klein. Darüber hinaus ist der Grad des Ansaugdrucks in der Zylinderbohrung unmittelbar nachdem der Kompressorbetrieb beginnt, reduziert, da die Ausstoßkapazität eine minimale Kapazität erreicht, und die Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Ansaugdruck der Zylinderbohrung ist reduziert. Deshalb kann die Strömung des Kühlmittelgases aus der Kurbelkammer zur Ansaugseite der Zylinderbohrung etwas kleiner werden, wenn die Öffnung in dem ersten Kanal angeordnet ist, um es dem Druck zu gestatten, sich freizusetzen, da ein Strömungswiderstand durch die Öffnung erzeugt wird, und die Rate der Druckfreigabe in der Kurbelkammer kann etwas geringer werden. Dementsprechend kann eine reduzierte Änderungsrate des Moments, das den Neigungswinkel zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle verringert und das anhand des Drucks in der Kurbelkammer auftaucht, etwas kleiner werden. Die Differenz zwischen dem ersten Moment und dem zweiten Moment, mit anderen Worten, eine erhöhte Änderungsrate der Differenz zwischen dem ersten Moment und dem zweiten Moment kann etwas kleiner werden, und diese etwas kleinere Differenz kann beibehalten werden. Als ein Ergebnis kann die erforderliche Menge an Kühlmittelgas für den Fluidkreislauf nicht vorgesehen werden, da eine schnelle Zunahme der Ausstoßkapazität behindert wird.

Aus der DE 37 13 696 A1 ist ein gattungsgemäßer Taumelscheibenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Es ist eine Aufgabe er vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme zu reduzieren oder zu beseitigen, die bei den bekannten verstellbaren Schrägscheibenkompressoren mit Kapazitätssteuerungsmechanismen auftreten und die Anzahl der Komponenten und damit verbunden die Herstellungskosten zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Aufgaben, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen dieser Erfindung werden dem Fachmann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und anhand der beigefügten Zeichnungen offensichtlich.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen leichter verständlich.
1 ist eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenkompressors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2a ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Öffnung, die in 1 abgebildet ist, gemäß einer ersten Abwandlung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2b ist eine Draufsicht der Öffnung entlang der Linie B-B aus 2a;
3a ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Öffnung, die in 1 abgebildet ist, gemäß einer zweiten Abwandlung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3b ist eine Draufsicht der Öffnung entlang der Linie B-B aus 3a;
Bezugnehmend auf 1 ist ein Längsschnitt eines Taumelscheibenkompressors mit einem Kapazitätssteuerungsmechanismus zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Ein Taumelscheibenkompressor 100 weist einen Zylinderblock 3, ein Frontgehäuse 5, einen Zylinderkopf 9 und eine Ventilplatte 6 auf. Der Zylinderblock 3, der im wesentlichen eine zylindrische Gestalt hat, wird durch das Frontgehäuse 5 von einer Seite verschlossen, um eine Kurbelkammer 4 auszubilden, und wird durch den Zylinderkopf 9 von der anderen Seite über eine Ventilplatte 6 verschlossen, um eine Ansaugkammer 7 und eine Auslaßkammer zu bilden. Der Zylinderblock 3, das Frontgehäuse 5, der Zylinderkopf 9 und die Ventilplatte 6 werden durch mehrere Bolzen 50 miteinander befestigt. Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1 sind in dem Zylinderblock 3 ausgebildet und in Bezug zur Mittelachse des Zylinderblocks 3 radial angeordnet. Eine Mittelbohrung 2 ist um die Mittelachse des Zylinderblocks 3 herum ausgebildet. Eine Antriebswelle 10 erstreckt sich entlang einer Mittelachse des Kompressors 100 und durch die Kurbelkammer 4 und ist mittels Radiallager 40a und 40b jeweils drehbar im Frontgehäuse 5 und der Zentralbohrung 1 des Zylinderblocks 3 gelagert. Eine Riemenscheibe 11, die durch das Frontgehäuse 5 drehbar gelagert und daran befestigt ist, ist mit der Antriebswelle 10 verbunden. Ein Antriebsriemen (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um eine Bewegung zwischen der Riemenscheibe 11 und einer Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors (nicht gezeigt) zu übertragen.
Ein Nockenrotor 12 ist auf der Antriebswelle 10 befestigt und in der Kurbelkammer 4 angeordnet. Der Nockenrotor 12 wird durch das Frontgehäuse 5 um die Antriebswelle 10 herum gelagert. Ein Schlitz 12a ist in dem Nockenrotor 12 ausgebildet. Eine Taumelscheibe 13 ist in der Kurbelkammer 4 angeordnet und verschiebbar auf der Antriebswelle 11 montiert, so daß ihr Neigungswinkel variieren kann. Die Taumelscheibe 13 hat einen Armabschnitt 13a, der sich zum Nockenrotor 12 hin erstreckt. Ein Zapfenbauteil 14, das an dem Armabschnitt 13a befestigt ist, ist in den Schlitz 12a des Nockenrotors 12 eingesetzt, um einen Gelenkpunkt zu erzeugen. Das Zapfenbauteil 14 ist in dem Schlitz 12a verschiebbar, um eine Einstellung der Winkelposition der Taumelscheibe in bezug auf die Längsachse der Antriebswelle 10 zu gestatten. Die Taumelscheibe 13 wird durch eine Spiralfeder 15 von dem Nockenrotor 12 weggedrängt, die koaxial mit der Antriebswelle 10 in Eingriff ist. Eine Vielzahl von Paaren halbkugelförmiger Gleitschuhe 16 befindet sich radial auf jeder Seitenfläche der Taumelscheibe 13 und ist in Bezug zum Mittelpunkt einer jeden Seitenfläche der Taumelscheibe 13 angeordnet. Jedes Paar Gleitschuhe 16 ist durch Verbindungsstangen 17 verschiebbar gelagert. Jeder der Kolben 18, die die Verbindungsstangen 17 aufweisen, ist in einer der Zylinderbohrungen 1 untergebracht und unabhängig und in hin- und hergehender Art und Weise darin bewegbar.
Die Ansaugkammer 7 und die Ausstoßkammer 8 sind in dem Zylinderkopf 9 untergebracht und grenzen an die Ventilplatte 6 an. Ansaugöffnungen 19 und Auslaßöffnungen 20 sind an der Ventilplatte 6 für jede Zylinderbohrung 1 ausgebildet. Ein Ansaugblattventil 21, das zwischen dem Zylinderblock 3 und der Ventilplatte 6 angeordnet ist, öffnet und schließt die Ansaugöffnung 19. Ein Auslaßblattventil 22, das zwischen dem Zylinderkopf 9 und der Ventilplatte 6 angeordnet ist, öffnet und schließt die Auslaßöffnung 20. Die Ansaugkammer 7 steht mit einer Fluideinlaßöffnung 23 in Verbindung. Die Auslaßkammer 8 steht mit einer Fluidauslaßöffnung (nicht gezeigt) in Verbindung. Ein erster Kanal 24, der für eine Verbindung der Kurbelkammer 4 mit der Auslaßkammer 8 sorgt, um einen Auslaßdruck zu schaffen, wird durch den Zylinderblock 3, die Ventilplatte 6 und den Zylinderkopf 9 gebildet. Ein Steuerventil 25 öffnet oder schließt den ersten Kanal 24.
Ein zweites Ventil 26 ist in der Zentralbohrung 2 eingesetzt.
Wie in 2 gezeigt ist, hat das zweite Ventil 26 ein Mündungsbauteil 26a. Eine Mündungsöffnung 26b ist in dem Mündungsbauteil 26a ausgebildet. Die Mündungsöffnung 26b hat einen größeren Durchmesserabschnitt 26b₁ , einen kleineren Durchmesserabschnitt 26b₂ und einen Trichterabschnitt 26b₃ . Der größere Durchmesserabschnitt 26b₁ befindet sich an der Seite der Öffnungsmündung 26b angrenzend an der Kurbelkammer 4. Der kleinere Durchmesserabschnitt 26b₂ befindet sich an der Seite der Öffnungsmündung 26b entfernt von der Kurbelkammer 4. Der Trichterabschnitt 26b₃ befindet sich zwischen dem größeren Durchmesserabschnitt 26b₁ und dem kleineren Durchmesserabschnitt 26b₂ . Ein Kugelbauteil 27, das aus Stahl hergestellt sein kann, ist in der Öffnungsmündung 26b angeordnet. Der Durchmesser des Kugelbauteils 27 ist größer als derjenige des kleineren Durchmesserabschnitts 26b₂ der Mündungsöffnung 26b.
Eine erste Kappe 28 ist in eine Endseitenoberfläche des Mündungsbauteils 26a angrenzend an die Kurbelkammer 4 eingepaßt und steht der Mündungsöffnung 26b gegenüber. Eine erste Öffnung, die mit dem größeren Durchmesserabschnitt 26b₁ , der Mündungsöffnung 26b in Verbindung steht, ist durch die erste Kappe 28 ausgebildet. Eine Feder 30 ist in der Mündungsöffnung 26b angeordnet. Ein Ende der Feder 30 ist an dem Kugelbauteil 27 fixiert und das andere Ende der Feder 30 ist an einer zweiten Kappe fixiert. Eine ringförmige Öffnung, die zwischen einer Ringwand der Mündungsöffnung 26b und dem Kugelbauteil 27 ausgebildet ist, bildet eine Mündung 31. Die Mündung 31 steht mit der Kurbelkammer 4 durch die Zentralbohrung 2 und mit der Ansaugkammer 7 durch einen zweiten Kanal 32 in Verbindung. Ein dritter Kanal 33, der eine Druckfreigabe gestattet, wird aus der Zentralbohrung 2, der Mündung 31 und dem zweiten Kanal 32 ausgebildet. Das zweite Ventil 26 wird später ausführlich beschrieben.
Während des Kompressorbetriebs tritt eine Differenz zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 und dem Druck Ps in der Ansaugkammer 7 auf, da der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 abnimmt. Folglich strömt das Kühlmittelgas in der Kurbelkammer 4 durch den dritten Kanal 33 zur Ansaugkammer 7. Das Kühlmittelgas, das durch die Mündungsöffnung 26b des zweiten Ventils 26 strömt, das in dem dritten Kanal 33 angeordnet ist, stößt das Kugelbauteil 27 in eine stromabwärtige Richtung in Bezug zu einer Strömung des Kühlmittelgases. Im Gegensatz dazu stößt die Feder 30 das Kugelbauteil 27 in eine stromaufwärtige Richtung in Bezug zu der Strömung des Kühlmittelgases. Wenn die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 und der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 zunimmt (ΔP=Pc-Ps), nimmt die Kraft der Strömung des Kühlmittelgases zum Kugelbauteil 27 zu. Als ein Ergebnis bewegt sich das Kugelbauteil 27 in eine stromabwärtige Richtung in Bezug zu der Strömung des Kühlmittelgases entgegen einer Kraft der Feder 30. Wenn die Druckdifferenz ΔP niedriger als ΔP1 ist, befindet sich die Mitte des Kugelbauteils 27 in dem größeren Durchmesserabschnitt 26b₁ der Mündungsöffnung 26b. Wenn die Druckdifferenz ΔP ΔP1 überschreitet und niedriger als ΔP2 ist, befindet sich der Mittelpunkt des Kugelbauteils 27 in dem Trichterabschnitt 26b₃ der Mündungsöffnung 26b. Wenn die Druckdifferenz ΔP ΔP2 überschreitet, befindet sich die Mitte des Kugelbauteils 27 in dem kleineren Durchmesserabschnitt 26b₂ der Mündungsöffnung 26b. Als ein Ergebnis kann eine Querschnittfläche S einer ringförmigen Mündung 31, die zwischen der Ringwand einer Mündungsöffnung 26 und einem Kugelbauteil 27 ausgebildet wird, einen maximalen Wert erreichen, wenn die Druckdifferenz ΔP kleiner als ΔP1 ist. Wenn die Druckdifferenz ΔP ΔP1 überschreitet, kann eine Querschnittfläche S1 einer ringförmigen Mündung 31 in Abhängigkeit von einer Zunahme der Druckdifferenz ΔP abnehmen. Wenn die Druckdifferenz ΔP ΔP2 überschreitet, kann eine Querschnittfläche 52 einer ringförmigen Mündung 31 einen minimalen Wert erreichen. Die Druckdifferenz ΔP1 und ΔP2 kann durch Ändern einer Federkonstante der Feder 30 verändert werden. Die Fluideinlaßöffnung 23 ist mit einer Niederdruckseite eines Fluidkreislaufs, beispielsweise mit einem Kühlkreislauf verbunden, und die Auslaßöffnung ist mit einer Hochdruckseite des Fluidkreislaufes verbunden.
Wenn im Betrieb eine Antriebskraft von dem Motor des Fahrzeugs über den Antriebsriemen und die Riemenscheibe 11 übertragen wird, wird die Antriebswelle 10 gedreht. Die Riemenscheibe 11 überträgt eine Drehkraft auf die Antriebswelle 10 oder trennt eine Drehkraft von der Antriebswelle 10 ab. Die Drehung der Antriebswelle 10 wird auf den Nockenrotor 12 übertragen und die Drehung des Nockenrotors 12 wird durch den Gelenkkopplungsmechanismus auf die Taumelscheibe 13 übertragen, so daß sich die geneigte Oberfläche der Taumelscheibe 13 hinsichtlich der Drehung des Nockenrotors 21 axial nach rechts und links bewegt. Folglich bewegen sich die Kolben 18, die an Verbindungsstangen 17 mittels der Gleitschuhe 16 mit der Taumelscheibe 13 in Wirkverbindung stehen, in den Zylinderbohrungen 1 hin und her. Wenn sich die Kolben 18 hin- und herbewegen, wird Kühlmittelgas, das aus der Fluideinlaßöffnung 23 in die Ansaugkammer 7 eingeführt wird, in jede Zylinderbohrung 1 eingesaugt und komprimiert. Der Druck von dem komprimierten Kühlmittelgas öffnet das Auslaßblattventil 21 und das Kühlmittelgas wird aus jeder Zylinderbohrung 1 in die Auslaßkammer 8 ausgestoßen und davon durch die Fluidauslaßöffnung (nicht gezeigt) in den Fluidkreislauf.
Beim Betrieb des Kompressors nehmen die Kolben 18 eine Reaktionskraft der Kompression auf. Als ein Ergebnis tritt ein Mo ment M1 auf. Das Moment M1 erhöht den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10, was die Taumelscheibe 13 auf dem Zapfenbauteil 14 im Uhrzeigersinn in 1 schwenkt. Zu dieser Zeit tritt ein Moment M2 aufgrund der Spiralfeder 15 auf. Das Moment M2 verringert den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10, was die Taumelscheibe 13 auf dem Zapfenbauteil 14 im Gegenuhrzeigersinn in 1 schwenkt. Darüber hinaus tritt ein Moment M3 aufgrund des Drucks Pc in der Kurbelkammer 4 auf. Das Moment M3 verringert den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10, was die Taumelscheibe 13 auf dem Zapfenbauteil 14 im Gegenuhrzeigersinn in 1 schwenkt.
Eine vorbestimmte Auslaßtemperatur der Fahrzeugklimaanlage wird automatisch oder manuell in Bezug zur Außentemperatur eingestellt und die Last auf den Fluidkreislauf wird verändert. Wenn der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 niedriger als ein vorbestimmter Wert Ps1 aufgrund einer Abnahme der Last auf den Fluidkreislauf ist, öffnet ein Steuerventil 25 den ersten Kanal 24 und Kühlmittelgas in der Auslaßkammer 8 strömt durch den ersten Kanal 24 zur Kurbelkammer 4. Als ein Ergebnis steigt der Druck Pc in der Kurbelkammer 4 an und der Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 verringert sich aufgrund einer Zunahme des Moments M3. Folglich kann die Länge der Hübe der Kolben 18 abnehmen und die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann abnehmen. Wenn jedoch der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 einen vorbestimmten Wert Ps1 aufgrund einer Zunahme in der Last in dem Fluidkreislauf überschreitet, schließt im Gegensatz dazu das Steuerventil 25 den ersten Kanal 24 und dies verhindert, daß Kühlmittelgas in der Auslaßkammer 8 durch den ersten Kanal 24 zu der Kurbelkammer 4 strömt. Das Kühlmittelgas in der Kurbelkammer 4 strömt aufgrund der Druckdifferenz ΔP zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 und dem Druck Ps in der Ansaugkammer 7 durch den dritten Kanal 33 in die Ansaugkammer 4. Als ein Ergebnis nimmt der Druck Pc in der Kurbelkammer 4 ab und der Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 erhöht sich aufgrund einer Abnahme des Moments M3. Folglich kann die Länge der Hübe der Kolben 18 zunehmen und die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann zunehmen.
Wenn der Kompressorbetrieb beginnt, liegt der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 hinter Ps1 und das Steuerventil 25 verschließt den ersten Kanal 24. Das Moment M1 und das Moment M3 sind im wesentlichen gleich, da der Druck Ps in der Ansaugkammer 7, der Druck Pc in der Kurbelkammer 4 und der Druck in der Ausstoßkammer 8 im wesentlichen dieselben sind. Als ein Ergebnis erreicht der Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 einen Minimalwinkel aufgrund des Moments M2 und die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 erreicht eine minimale Ausstoßkapazität. Danach nimmt der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 ab, da Kühlmittelgas in der Ansaugkammer 7 in die Zylinderbohrungen 1 gesaugt wird. Nichtsdestotrotz ist die Menge an Kühlmittelgas, das in die Zylinderbohrungen 1 eingesaugt wird, eine kleinere Menge, da die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 eine minimale Ausstoßkapazität erreicht. Deshalb ist die Menge einer Abnahme des Drucks Ps eine kleinere Menge.
Demgemäß ist die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 und dem Druck Ps in der Ansaugkammer 7 unmittelbar nachdem der Kompressor mit dem Betrieb beginnt geringer als ΔP1 und die Querschnittfläche S der Mündung 31 erreicht einen Maximalwert S1. Als ein Ergebnis wird die Druckdifferenz ΔP reduziert, obwohl das Kühlmittelgas schnell durch den dritten Kanal 33 zur Ansaugkammer 7 strömen kann, da die Querschnittfläche S vergrößert wird, und der Druck Pc in der Kurbelkammer 4 kann schnell abnehmen. Danach kann der Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 aufgrund einer schnellen Abnahme des Moments M3 schnell zunehmen und die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann schnell zunehmen. In Verbindung mit einer Zunahme der Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann die Menge des Kühlmittelgases, das aus der Ansaugkammer 7 in die Zylinderbohrungen 1 eingesaugt wird, zunehmen, und die Menge einer Abnahme des Drucks Ps in der Ansaugkammer kann größer wachsen. Als ein Ergebnis kann die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 und dem Druck Ps in der Ansaugkammer 7 zunehmen und ΔP1 überschreiten und eine Querschnittfläche S der Mündung 31 kann von einem Maximalwert S1 auf einen Minimalwert S2 abnehmen. Wenn die Druckdifferenz ΔP ΔP2 überschreitet und die Querschnittfläche S den Minimalwert S2 erreicht, kann die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 um einen erforderlichen Betrag zunehmen und eine erforderliche Menge an Kühlmittelgas kann für den Fluidkreislauf vorgesehen werden.
Mit dem Durchlaß der Übergangsperiode unmittelbar nach dem Start des Kompressors 100, wenn der Druck Ps in der Ansaugkammer 7 auf ungefähr einen vorbestimmten Wert Ps1 abnimmt, überschreitet die Druckdifferenz ΔP ΔP2 und die Querschnittfläche S der Mündung 31 erreicht den Minimalwert S2. In einem solchen Zustand wird der Kompressor 100 in einer Kapazitätssteuerfunktion betrieben. Kurz gesagt wird das Öffnen und Schließen des Steuerventils 25 in der Reaktion auf den Druck Ps in der Ansaugkammer 7 gesteuert und die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 wird in Abhängigkeit von der Veränderung der Last auf den Fluidkreislauf gesteuert.
Während der Kapazitätssteuerfunktion erreicht die Querschnittfläche S der Mündung 31 den Minimalwert S2 und die Strömungsmenge des Kühlmittelgases, das durch den dritten Kanal 33 in die Ansaugkammer 7 ausgestoßen wird, kann klein sein. Als ein Ergebnis kann, wenn die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 erhöht und gesteuert wird, eine schnelle Abnahme des Drucks Pc in der Kurbelkammer 4 verhindert werden und ebenso kann eine schnelle Abnahme des Moments M3 verhindert werden. Demgemäß kann eine schnelle Zunahme des Neigungswinkels θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 verhindert werden und auch eine schnelle Zunahme der Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann verhindert werden. Deshalb kann eine schnelle Abnahme der Ausblastemperatur der Fahrzeugklimaanlage unterdrückt werden. Darüber hinaus wird die Menge des Kühlmittelgases in der Auslaßkammer 8, das durch die Kurbelkammer 4 zur Steuerung der Ausstoßkapazität des Kompressors 100 in die Ansaugkammer 7 gesaugt wird, reduziert, da die Querschnittfläche S der Mündung 31 während der Kapazitätssteuerfunktion den Minimalwert S1 erreicht. Deshalb kann während der Kapazitätssteuerfunktion ein Verlust an Antriebsenergie des Kompressors 100 ebenfalls reduziert werden.
Wie in den 1 bis 2b gezeigt ist, sind in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, eine Vielzahl von Beinabschnitten 26c auf dem anderen Ende des zweiten Ventils 26 in einem Intervall ausgebildet. Das zweite Ventil kann an einer Stelle des dritten Kanals 33 befestigt sein, so daß die Vielzahl der Beinabschnitte 26c auf der Ventilplatte 6 anschlägt. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Schnappring nicht länger notwendig und die Anzahl der Komponenten des Taumelscheibenkompressors kann reduziert werden. Als ein Ergebnis können die Herstellungskosten des Taumelscheibenkompressors reduziert werden. Zusätzlich kann statt der Verwendung der zweiten Kappe die eine Öffnung besitzt, eine Mündungsöffnung 26d durch das zweite Ventil 26 ausgebildet sein, um direkt mit einem kleineren Durchmesserabschnitt 26b₂ in Verbindung zu sein. Die Mündungsöffnung 26d kann eine einzige oder eine Mehrzahl davon sein. Als ein Er gebnis kann die Anzahl der Komponenten des Taumelscheibenkompressors reduziert werden und die Herstellungskosten des Taumelscheibenkompressors können reduziert werden.
Wie in den 3a und 3b gezeigt ist, kann anstelle der Ausbildung der Vielzahl von Beinabschnitten 26c ein ringförmiger Beinabschnitt 26e an dem anderen Ende des zweiten Ventils 26 ausgebildet sein. Ein Paar Öffnungen 26f ist an dem ringförmigen Beinabschnitt 26e ausgebildet. Das zweite Ventil 26 kann an einer Stelle des dritten Kanals 33 befestigt sein, so daß der ringförmige Beinabschnitt 26e an der Ventilplatte 6 anschlägt. Somit steht die Mündung 31 über Öffnungen 26f mit dem zweiten Kanal 32 in Verbindung.
Wie in den 1 bis 3b gezeigt ist, ist es dann, wenn die Vielzahl der Beinabschnitte 26c oder der ringförmige Beinabschnitt 26e am anderen Ende des Mündungsbauteils 26a ausgebildet sind, vorzuziehen, daß eine ringförmige Nut 2a an einer Umfangswand der Zentralbohrung 2 ausgebildet sein kann, die der Vielzahl an Beinabschnitten 26c oder dem ringförmigen Beinabschnitt 26e gegenüber liegt. Oder es ist vorteilhaft, daß ein gekerbter Abschnitt 26c' oder 26e' an einem Umfangsabschnitt der Beinabschnitte 26c oder dem ringförmigen Beinabschnitt 26e ausgebildet sein kann. Somit kann ein vierter Kanal 32', der mit dem zweiten Kanal 32 in Verbindung steht, an einer äußeren Seite der Beinabschnitte 26c oder dem ringförmigen Beinabschnitt 26e ausgebildet sein, und die Mündung 31 kann mit dem zweiten Kanal 32 in Verbindung stehen.
Zusätzlich kann eine Öffnung 26c'' an dem Beinabschnitt 26c ausgebildet sein. Durch Ineingriffbringen eines Maschinenwerkzeuges mit der Öffnung 26c'' kann die variable Mündung 26 leicht in der Zentralbohrung 2 plaziert werden, oder von der Zentralbohrung 2 außer Eingriff gebracht werden.
Wie vorstehend in bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eines Taumelscheibenkompressors mit einem Kapazitätssteuermechanismus vorstehend beschrieben wurde, nimmt der Druck Pc in der Kurbelkammer 4 schnell ab und das Moment M3, das den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10, der aus dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 resultiert, verringert, nimmt schnell ab, da die Querschnittfläche S der Mündung 31 variabel gesteuert wird, damit eine Querschnittfläche S beim Starten des Kompressorbetriebes größer ist als während einer Kapazitätssteuerfunktion, wenn der Betrieb des Kompressors 100 gestartet wird. Als ein Ergebnis kann die Differenz zwischen einem ersten Moment, das den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 erhöht, und einem zweiten Moment, das den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 verringert, schnell erhöht werden. Das erste Moment resultiert aus einer Reaktionskraft einer Kompression, die die Kolben 18 beeinflußt. Das zweite Moment resultiert aus dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4. Demgemäß kann der Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10 schnell zunehmen und die Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann schnell zunehmen.
Wenn die Ausstoßkapazität erhöht und in Abhängigkeit von einer Zunahme einer Last auf den Flüssigkeitskreislauf gesteuert wird, wird eine schnelle Abnahme des Drucks Pc in der Kurbelkammer 4 verhindert und eine schnelle Abnahme des Momentes M3, das den Neigungswinkel θ zwischen der Taumelscheibe 13 und der Antriebswelle 10, der aus dem Druck Pc in der Kurbelkammer 4 resultiert, ebenso verhindert, da die Querschnittfläche S der Mündung 31 andererseits während der Kapazitätssteuerfunktion kleiner ist als diejenige, wenn der Kompressorbetrieb beginnt.
Im Ergebnis kann eine schnelle Zunahme der Differenz zwischen dem ersten Moment und dem zweiten Moment unterdrückt werden und eine schnelle Zunahme der Ausstoßkapazität des Kompressors 100 kann unterdrückt werden. Darüber hinaus wird die Menge des Kältemittelgases in der Auslaßkammer 8, das durch die Kurbelkammer 4 in die Ansaugkammer 7 eingesaugt wird, reduziert, da die Querschnittfläche S der Mündung 31 während der Kapazitätssteuerfunktion reduziert wird. Im Ergebnis kann der Verlust an Bewegungsenergie des Kompressors 100 während der Kapazitätssteuerfunktion reduziert werden.

Claims

Verstellbarer Taumelscheibenkompressor, der folgende Bauteile aufweist: ein Gehäuse, das eine Kurbelkammer (4), eine Ventilplatte (6), eine Ansaugkammer (7) und eine Auslaßkammer (8) aufweist, wobei das Gehäuse einen Zylinderblock (3) umfaßt, in dem eine Vielzahl an Zylinderbohrungen (1) ausgebildet sind; eine Antriebswelle (10), die in einer Zentralbohrung (2) in dem Zylinderblock (3) drehbar gelagert ist; eine Vielzahl an Kolben (18), die in den Zylinderbohrungen (1) verschiebbar angeordnet sind; eine Taumelscheibe (13), die einen Neigungswinkel hat und neigbar mit der Antriebswelle (10) verbunden ist; eine Vielzahl an Lagern, die die Taumelscheibe (13) mit jedem der Kolben (18) koppeln, so daß sich die Kolben (18) in den Zylinderbohrungen (1) infolge der Drehung der Taumelscheibe (13) hin und her bewegen; ein erstes Ventil, das in einem ersten Kanal (24) angeordnet ist, wobei der erste Kanal eine Verbindung zwischen einer Auslaßseite der Zylinderbohrungen (1) und der Kurbelkammer (4) herstellt, und wobei das erste Ventil durch einen Ansaugdruck gesteuert wird, der in den Zylinderbohrungen erzeugt wird; und einen zweiten Kanal (32), der eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer (4) und einer Ansaugseite der Zylinderbohrungen (1) durch eine Mündung eines zweiten Ventils (26) herstellt, wodurch durch den zweiten Kanal (32) Druck aus der Kurbelkammer (4) abgelassen werden kann, wobei eine Querschnittfläche der Mündung des zweiten Ventils (26) variabel steuerbar ist, so daß die Querschnittfläche der Mündung des zweiten Ventils zu Beginn des Kompressorbetriebs größer als während des weiteren Betriebs ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil in der Zentralbohrung (2) angeordnet ist und an einem mündungsseitigen Ende eine Vielzahl von Beinabschnitten (26c) oder einen mit einem Paar Öffnungen (26f) versehenen ringförmigen Beinabschnitt (26e) aufweist, die/der im eingebauten Zustand an der Ventilplatte (6) anliegen/anliegt.
Verstellbarer Taumelscheibenkompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Mündung des zweiten Ventils (26) variabel steuerbar ist, so daß dann, wenn eine Druckdifferenz (ΔP) zwischen einem Druck (Pc) in der Kurbelkammer (4) und einem Ansaugdruck (Ps) der Zylinderbohrung (1) niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, die Querschnittsfläche größer ist als diejenige, wenn die Druckdifferenz den vorbestimmten Wert überschreitet.
Verstellbarer Taumelscheibenkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Mündung des zweiten Ventils (26) durch einen Mechanismus variabel steuerbar ist, wobei der Mechanismus folgendes aufweist: eine Mündungsöffnung (26b), die auf einer stromaufwärtigen Seite der Mündung einen größeren Durchmesserabschnitt (26b₁ ) aufweist, und die auf einer stromabwärtigen Seite der Mündung einen kleineren Durchmesserabschnitt (26b₂ ) aufweist in Bezug auf die Strömung des Kühlmittelgases in dem zweiten Kanal (32); ein Ventilbauteil (27), das eine Kugelgestalt hat, wobei das Ventilbauteil in der Mündungsöffnung (26b) angeordnet ist; und eine Feder (30), die in der Mündungsöffnung (26b) angeordnet ist, wobei die Feder (30) das Ventilbauteil (27) in eine stromaufwärtige Richtung in Bezug auf die Strömung des Kühlmittelgases in dem zweiten Kanal (32) drängt.
Verstellbarer Taumelscheibenkompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (26c'') zum Ineingriffgelangen mit einem Maschinenwerkzeug an dem Beinabschnitt (26c) ausgebildet ist.