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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor mit veränderbarer Kapazität
zum Komprimieren eines Fluids, beispielsweise des Kühl- bzw. Kältemittels in
einem Fahrzeug-Klimatisierungssystem.
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Wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 1-190 972 und in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 2-49 982 beschrieben ist, ist bei einem Kompressor mit
veränderbarer Kapazität für ein Fahrzeug-Klimatisierungssystem, das in der Vergangenheit
in einem Fahrzeug eingebaut worden ist, die Temperatur innerhalb des
Fahrzeugs durch Feststellen des Ansaugdrucks des Kühl- bzw. Kältemittels oder der
Auslasstemperatur der kalten Luft konstant gehalten worden, während der
Ansaugdruck oder die Auslasstemperatur durch Verändern der Kapazität des
Kompressors (der Abgabekapazität, d. h. der Abgabemenge je Umlauf der
Antriebswelle oder je Zeiteinheit) durch ein Kapazitäts-Regelungsventil konstant
gehalten worden ist. In letzter Zeit hat es jedoch zur Verbesserung der
Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffs des Motors und der Antreibbarkeit des Fahrzeugs
starke Förderungen zur Regelung der Kapazität des Kompressors von der
Motorseite oder der Fahrzeugseite aus in Hinblick auf den Arbeitszustand des
Motors oder den Fahrzustand des Fahrzeugs gegeben.
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Zur Erfüllung dieser Forderungen ist bei einem weiteren Stand der Technik
beispielsweise einer Kapazitäts-Regelungseinrichtung eines Kompressors mit
veränderbarer Kapazität, der in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 5-87 048 beschrieben ist, zusätzlich zu einem solchen
Kapazitäts-Regelungsventil ein Solenoidventil vorgesehen, das mittels eines
elektrischen Signals betätigt wird, das von außen aus eingegeben wird. Eine
Arbeitsweise mit geringer Kapazität wird von außen her über dieses
Solenoidventil erzwungen, um einen starken Anstieg des Moments zu der Zeit des
Startens des Kompressors zu verhindern und hierdurch den an das Fahrzeug
gegebenen Stoß zu reduzieren. Weiter ist bei dem Verfahren zur Regelung eines
Kompressors mit veränderbarer Kapazität, der in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 1-45 978 beschrieben ist, ein Mittel zur
Veränderung des eingestellten Ansaugdrucks des Kapazitäts-Regelungsventils
von außen her unter Verwendung eines Solenoidventils etc. vorgeschlagen
worden, um so die Kapazität des Kompressors herabzusetzen und die Last des
Motors zu dem Zeitpunkt der Beschleunigung des Fahrzeugs etc. leichter zu
gestalten.
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Das diesem Stand der Technik gemeinsame Problem besteht darin, dass das
verwendete Kapazitäts-Regelungsventil in seiner Struktur kompliziert ist und
daher in seiner Größe groß wird. Weiter steigen aus dem gleichen Grund die
Kosten des Kompressors an, oder wird der Kompressor insgesamt größer,
sodass ein großer Raum im Motorraum des Fahrzeugs für den Einbau des
Kompressors erforderlich ist. Weiter konnte beim Stand der Technik, weil die
Größe des infolge des Betriebs des Kompressors erzeugten Moments nicht
bekannt war, der Motor nicht unter den optimalen Bedingungen betrieben
werden, sodass die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors nicht ausreichend
verbessert werden konnte. Alternativ konnte die Kapazität des Kompressors
entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs nicht frei geregelt werden,
sodass dann, wenn die Motorlast größer wurde, beispielsweise während der
Beschleunigung des Fahrzeugs oder während des Hochfahrens an einer
Steigung, die Kapazität des Kompressors nicht kleiner gemacht werden konnte.
Daher konnte die Wirkung der Regelung des Kompressors bei der Verbesserung
der Antreibbarkeit des Fahrzeugs nicht ausreichend vergrößert werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Probleme beim Stand der
Technik mittels eines neuen Mittels zu lösen und eine freie Regelung der
Kapazität eines Kompressors entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs
oder dem Arbeitszustand des Motors zu ermöglichen, um die
Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors zu verbessern und eine Verschlechterung der
Antreibbarkeit des Fahrzeugs infolge des Kompressorbetriebs so weit wie möglich zu
verhindern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Anstieg der
Kosten oder eine Vergrößerung der Größe des Kompressors infolge der
Verwendung eines Kapazitäts-Regelungsventils mit einer komplizierten Struktur zu
verhindern und den Einbau des Kompressors im Motorraum des Fahrzeugs und
seine Gestaltung zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist als Kapazitäts-Regelungsventil zur Änderung
des Drucks des Fluids, der in einer Regelungsdruckkammer, beispielsweise
einer Taumelscheibenkammer, bei einem Kompressor mit veränderbarer
Kapazität wie einem solchen mit einer Taumelscheibe wirkt, ein einfaches Ventil
nur zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs entweder an dem Weg für die
Zuführung eines Hochdruck-Fluids zu der Regelungsdruckkammer oder an dem
Weg für die Abführung des Hochdruck-Fluids von der Regelungsdruckkammer,
vorgesehen, und ist ein eingeengter Durchgang am jeweils anderen Weg
ausgebildet, sodass das Kapazitäts-Regelungsventil selbst und der Kompressor
insgesamt in ihrer Größe kleiner und zu geringeren Kosten hergestellt werden
und der Einbau des Kompressors leichter wird. Weiter ist ein Momentensensor
an der Welle dieses Kompressors mit veränderbarer Kapazität befestigt, und
wird ein Feststellungswert des Momentensensors an einer Regelungseinheit
eingegeben. Das Ventil wird zur Änderung der Kapazität des Kompressors
entsprechend dem Feststellungswert des Momentensensors geregelt.
Infolgedessen wird es möglich, das Moment für den Antrieb des Kompressors auf einen
geeigneten Wert zu regeln.
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Als Hochdruck-Fluid kann ein unter Druck stehendes Fluid in der
Abgabekammer verwendet werden. Weiter liefert der Kompressor zu bevorzugende
Ergebnisse, wenn er als Kompressor für ein Kühl- bzw. Kältemittel für ein Fahrzeug-
Klimatisierungssystem, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, verwendet wird.
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Insbesondere wird als Ventil zur Regelung des Kapazitäts-Regelungsventils ein
Zwei-Wege-Solenoidventil bevorzugt. Weiter ist es möglich, eine elektronische
Regelungseinheit zur Regelung des Betriebs des Ventils vorzusehen. In diesem
Fall ist es bei der Regelung des Lastverhältnisses des Ventils mittels dieser
Regelungseinheit möglich, die Kapazität des Kompressors stufenlos zu ändern.
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Weiter wird es durch Verbinden der Regelungseinheit des Kompressors mit einer
Regelungseinheit des Fahrzeugs oder Motors möglich, die Kapazität des
Kompressors entsprechend mindestens dem Fahrzustand des Fahrzeugs oder
dem Arbeitszustand des Motors zu ändern, sodass es möglich ist, die
Antreibbarkeit des Fahrzeugs und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors zu
verbessern. Im Gegensatz hierzu wird es möglich, die Ausgangsleistung des Motors
oder den Fahrzustand des Fahrzeugs entsprechend dem Antriebsmoment des
Kompressors zu ändern.
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Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmen, in denen zeigen:
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Fig. 1 im Längsschnitt die Struktur eines Taumelscheibenkompressors mit
veränderbarer Kapazität gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung in dem Zustand des Betriebs mit maximaler Kapazität;
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Fig. 2 im Längsschnitt den Betriebszustand des in Fig. 1 dargestellten
Kompressors bei minimaler Kapazität;
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Fig. 3 in schematischer Ansicht die spezifische Betriebsweise eines
Kompressors entsprechend dem Betriebszustand von Fig. 2;
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Fig. 4 in schematischer Ansicht die spezifische Betriebsweise eines
Kompressors entsprechend dem Betriebszustand von Fig. 1;
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Fig. 5 im Längsschnitt die Struktur des in Fig. 3 dargestellten Kapazitäts-
Regelungsventils in offenem Zustand;
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Fig. 6 im Längsschnitt den Schließzustand des in Fig. 5 dargestellten
Kapazitäts-Regelungsventils;
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Fig. 7A ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Lastverhältnis eines
Antriebssignals und dem Kapazitätsverhältnis eines Kompressors
zu dem Zeitpunkt der Regelung des Lastverhältnisses eines
Kapazitäts-Regelungsventils;
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Fig. 7B eine Zeittafel mit der Darstellung eines impulsförmigen
Antriebssignals;
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Fig. 8 ein Fließdiagramm mit der Darstellung einer Routine zur Regelung
zu dem Zeitpunkt der Regelung des Lastverhältnisses eines
Kapazitäts-Regelungsventils;
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Fig. 9 im Längsschnitt die Struktur eines Taumelscheibenkompressors mit
veränderbarer Kapazität gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung in dem Betriebszustand mit maximaler Kapazität;
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Fig. 10 im Längsschnitt die Struktur eines Taumelscheibenkompressors mit
veränderbarer Kapazität gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung in dem Betriebszustand mit maximaler Kapazität;
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Fig. 11 im Längsschnitt die Struktur eines Taumelscheibenkompressors mit
veränderbarer Kapazität gemäß einer vierten Ausführungsform der
Erfindung in dem Betriebszustand mit maximaler Kapazität;
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Fig. 12 in schematischer Ansicht einen detaillierten Zustand der
Betriebsweise des Kompressors einer fünften Ausführungsform; und
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Fig. 13 in schematischer Ansicht einen weiteren detaillierten Zustand der
Betriebsweise des Kompressors der fünften Ausführungsformen.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
im Detail beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug
genommen wird.
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Als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Schnitt die Struktur
eines Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer Kapazität dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnen das Bezugszeichen 1 ein vorderes Gehäuse, das
Bezugszeichen 2 ein mittleres Gehäuse und das Bezugszeichen 3 ein hinteres
Gehäuse. Diese sind mit Hilfe von beispielsweise nicht dargestellten
Durchgangsschrauben miteinander verbunden. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Welle,
die als Eingangswelle dient, das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine
Antriebsplatte, die an derselben befestigt ist, und das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine
im allgemeinen scheibenförmige Taumelscheibe, die lose eingesetzt ist, sodass
sie sich gegenüber der Welle 4 frei neigen kann.
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Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Kolben, der mit dem Umfang der
Taumelscheibe 6 im Eingriff steht und sich in einer Richtung parallel zu der
Welle 4 hin und her bewegen kann. Beispielsweise sind fünf Kolben in gleichen
Abständen um die Welle 4 herum vorgesehen. Es ist zu beachten, dass diese
Kolben nicht notwendigerweise in gleichen Abständen um die Welle 4 herum
vorgesehen sein müssen. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen
halbkugelförmigen Schuh zur Verringerung des Verschleißes. Dieser ist in einer
halbkugelförmigen Aussparung, die in dem Ende eines Kolben 7 ausgebildet ist,
eingesetzt und bewirkt, dass der Kolben 7 gleitend mit dem Umfang der
Taumelscheibe 6 im Eingriff steht. Ein Paar von zwei derselben ist gleitend
sandwichartig an der Taumelscheibe 6 angeordnet. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet
einen Arm, der so ausgebildet ist, dass er von der Antriebsplatte 5 aus vorsteht.
Dementsprechend ist die Taumelscheibe 6 mit einem von dieser aus nach
außen vorstehenden armförmigen Führungsstift-Halter 11 ausgestattet, der mit
einem Führungsstift 10 an seinem vorderen Ende ausgestattet ist. Dieser
Führungsstift 10 steht mit einer nockenförmigen Verbindungsnut 12 im Eingriff,
die an dem vorderen Ende des Arms 9 ausgebildet ist.
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Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Axiallager, das die Welle 4 über die
Antriebswelle 5 in axialer Richtung abstützt. Die Bezugszeichen 14 und 15
bezeichnen Radiallager, die die Welle 4 in radialer Richtung axial abstützen. Das
Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Ansaugventil nach Art eines Reedventils, das
an einer Ventilplatte 17 vorgesehen ist, während das Bezugszeichen 18 ein
Abgabeventil bezeichnet. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet eine
Ventil-Stoppplatte zur Verhinderung einer Beschädigung des Abgabeventils 18, während das
Bezugszeichen 20 eine Schraube zur Befestigung derselben bezeichnet.
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Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Zylinder, wobei eine Vielzahl solcher
Zylinder parallel an dem mittleren Gehäuse 2 ausgebildet ist, sodass die oben
genannten Kolben 7 verschiebbar in diesen eingesetzt werden können. Das
Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Arbeitskammer, die durch eine vordere
Stirnfläche eines Kolben 7 im Inneren jedes Zylinders 22 ausgebildet ist, zum
Komprimieren eines Fluids, wie beispielsweise des Kühl- bzw. Kältemittels eines
Klimatisierungssystems. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet eine
Taumelscheibenkammer zur Aufnahme der Taumelscheibe 6 etc. Im Allgemeinen sollte diese
als eine "Regelungsdruckkammer" bezeichnet werden. Sie ist in dem vorderen
Gehäuse 1 als ein geschlossener Raum ausgebildet.
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Das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine Feder, die die Taumelscheibe 6 unter
Vorspannung setzt, sodass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 6 (der
Winkel, der durch die Taumelscheibe 6 mit einer imaginären Ebene gebildet ist,
die die Welle 4 rechtwinklig schneidet) durch loses Ansetzen über der Welle 4
und konstantes Drücken der Taumelscheibe 6 in axialer Richtung in Fig. 1 in der
Richtung nach rechts kleiner wird. Die Vorspannkraft der Feder 24 drückt alle
Kolben 7 in axialer Richtung in der Richtung nach rechts über die Taumelscheibe
6, um diese in Richtung zu dem oberen Totzentrum unter Vorspannung zu
setzen, sodass der Hub der Kolben 7 zum Minimum wird.
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Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Ansauganschluss, der zu der
Ventilplatte 17 hin geöffnet ist und der durch das oben genannte Abgabeventil 16
geöffnet und geschlossen wird; das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen
Abgabeanschluss, der durch das Abgabeventil 18 geöffnet und geschlossen wird; das
Bezugszeichen 27 bezeichnet eine Ansaugkammer, die in einem Ring im
Inneren des hinteren Gehäuse 3 ausgebildet ist; und das Bezugszeichen 28
bezeichnet eine Abgabekammer, die am Zentrum des hinteren Gehäuses
ausgebildet ist.
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Ein Kapazitäts-Regelungsventil 29 ist an dem hinteren Gehäuse 3 befestigt, um
die Abgabekapazität des Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer
Kapazität zu ändern. Das Kapazitäts-Regelungsventil 29 ist ein so genanntes
Zwei-Wege-Ventil eines Solenoidventil-Antriebssystems. Wie mittels seiner
detaillierten Struktur weiter unten angegeben bzw. dargestellt ist, ist dies ein
preiswertes Ventil mit einer äußerst einfachen Struktur, die gerade ausreicht, es
möglich zu machen, dass der Zuführungsweg des Regelungsdruck-Fluids
wiederholt geöffnet und geschlossen wird, um so das Lastverhältnis zu regeln.
Das Bezugszeichen 30 bezeichnet einen Sicherungsring bzw. Sprengring zum
Befestigen des Regelungsventils 29 in einem Befestigungsloch, das in dem
hinteren Gehäuse 3 ausgebildet ist.
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Das Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Wellendichtung, die an der Welle 4 zum
Abdichten der Taumelscheibenkammer 23 vorgesehen ist. Ein Momentensensor
32, eines der kennzeichnenden Merkmale des Kompressors mit veränderbarer
Kapazität gemäß der vorliegenden Erfindung, ist an deren Äußeren vorgesehen.
Der Momentensensor 32 stellt die Größe des Moments fest, das an der Welle 4
wirkt. Dieser kann ein an sich bekannter Sensor sein. Beispielsweise ist es
möglich, einen Sensor magnetostriktiver Art zu verwenden.
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Das Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Verbindungsbohrung, die in dem
hinteren Gehäuse 3 vorgesehen ist, zum Einführen eines Teils des Hochdruck-
(Abgabedruck-) Kühl- bzw. Kältemittels (im allgemeinen eines Fluids) in die
Abgabekammer 28 zu dem Kapazitäts-Regelungsventil 29, während das
Bezugszeichen 34 eine Regelungsdruck-Zuführungsbohrung zum Zuführen des
Regelungsdrucks in die Taumelscheibenkammer 23 bezeichnet, der durch
Herabsetzen des Abgabedrucks mittels des Regelungsventils 29 ausgebildet ist.
Weiter ist das mittlere Gehäuse 2 zwischen der Taumelscheibenkammer 23 und
der Ansaugkammer 27 mit einem im Durchmesser kleinen eingeengten
Durchgang 35 ausgestattet, der gegenüber der Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels
einen Widerstand liefert. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet eine
Führungsbohrung, die im Zentrum der Taumelscheibe 6 ausgebildet ist, für das lose
Einsetzen der Welle 4, die so gestaltet ist, dass sich die Taumelscheibe 6 gegenüber
der Welle 4 neigen kann.
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Als Nächstes wird die grundsätzliche Kompressionsarbeit des
Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer Kapazität gemäß der ersten
Ausführungsform erläutert. Die Antriebsplatte 5 bewirkt die Umlaufbewegung der
Taumelscheibe 6 über den Arm 9 und den Führungsstifthalter 11 mittels der Welle 4, die
zur Umlaufbewegung von dem nicht dargestellten Fahrzeugmotor aus über ein
Riementransmissionssystem etc. angetrieben ist (weiter ist die
Zwischenschaltung einer elektromagnetischen Kupplung etc. ebenfalls möglich). Die
Taumelscheibe 6 läuft um, während der Neigungswinkel, der, wie weiter unten erläutert
wird, durch eine Regelungseinheit bestimmt ist, aufrechterhalten wird. Die
hinteren Enden der Kolben 7 stehen mit dem Umfang der gemeinsamen
Taumelscheibe 6 im Eingriff, sodass sich dann, wenn sich die Taumelscheibe 6
entsprechend ihrem Neigungswinkel gleichzeitig mit der Umlaufbewegung stark
hin und her bewegt, die Kolben 7 in den Zylindern 21 durch Aufnahme der
axialen Richtungskomponente der hin und her gehenden Bewegung der
Taumelscheibe 6 hin und her bewegen. Daher bewegt sich jeder Kolben 7 während
des Ansaughubs im Sinne einer Erweiterung der Arbeitskammer 22, sodass das
Kühl- bzw. Kältemittel von der Ansaugkammer 27 aus durch das Ansaugventil 16
hindurch in die Arbeitskammer 22 eingesaugt wird. Weiter verkleinert während
des Abgabehubs jeder Kolben 7 seine Arbeitskammer 22, sodass das Kühl- bzw.
Kältemittel in der Arbeitskammer 22 auf einen hohen Druck, der das
Abgabeventil 18 aufdrückt, komprimiert wird und in die Abgabekammer 28 abgegeben
wird.
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Bei dem Taumelscheibenkompressor C1 mit veränderbarer Kapazität ist infolge
der oben angegebenen Struktur die Taumelscheibe 6 hinsichtlich ihres
Neigungswinkels veränderbar und in der Richtung in Fig. 1 nach rechts jederzeit
durch die Feder 24 unter Vorspannung gesetzt bzw. gedrückt. Die Vorspannkraft
in der Richtung nach rechts infolge der Feder 24 wird an alle Kolben 7
übertragen. Weiter wird jeder Kolben 7 während des Kompressionshubs durch eine
große Kraft in der Richtung nach links beaufschlagt, die als Reaktion verursacht
ist, wenn er das Kühl- bzw. Kältemittel in der Arbeitskammer 22 komprimiert,
während jeder Kolben 7 während des Ansaughubs durch eine verhältnismäßig
kleine Kraft in der Richtung nach rechts beaufschlagt ist, die als Reaktion
verursacht ist, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel in die Arbeitskammer 22
eingesaugt wird. Weiter nehmen durch den Druck im Inneren der
Taumelscheibenkammer (Regelungsdruckkammer) 23, der als Gegendruck an allen Kolben 7
wirkt, diese eine gleiche Kraft in der Richtung nach rechts auf. Die
Taumelscheibe 6 ist mit allen Kolben 7 in axialer Richtung verbunden, sodass sich das
Zentrum der Taumelscheibe 6 in axialer Richtung bis zu einer Position bewegt,
bei der die Kräfte in axialer Richtung, die an den Kolben 7 wirken, insgesamt
ausgeglichen sind. Der Neigungswinkel entsprechend dieser Position wird
aufrechterhalten.
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Daher ändert sich während des Betriebs des Kapazitäts-Regelungsventils 29 zur
Änderung des Drucks in der Taumelscheibenkammer 23 (des Regelungsdrucks),
d. h. des Gegendrucks aller Kolben 7, der Neigungswinkel der Taumelscheibe 6,
ändert sich der Hub aller Kolben 7 gemeinsam, und ändert sich die Kapazität
des Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer Kapazität stufenlos. Das
heißt, wenn der Druck in der Taumelscheibenkammer 23 herabgesetzt wird, wird
der Neigungswinkel der Taumelscheibe 6 größer, sodass der Hub der Kolben 7
größer wird und die Kapazität des Kompressors C1 größer wird. Fig. 1 zeigt den
Betriebszustand, bei dem die Kapazität maximal wird. Im Gegensatz hierzu
werden, wenn der Druck in der Taumelscheibenkammer 23 erhöht wird, der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 6 und der Hub der Kolben 7 kleiner, und
wird die Kapazität des Kompressors C1 kleiner. Fig. 2 zeigt den Betriebszustand,
bei dem der Neigungswinkel der Taumelscheibe 7 minimal wird und die
Kapazität im wesentlichen Null wird. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Arbeitszustand
bewegt sich keiner der Kolben 7 in der Position des oberen Totzentrums hin und
her.
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Bei dem Taumelscheibenkompressor C1 mit veränderbarer Kapazität gemäß der
ersten Ausführungsform ist das zur Änderung des Drucks der
Taumelscheibenkammer 23 verwendete Kapazitäts-Regelungsventil 29 ein
Zwei-Wege-Solenoidventil - ein einfaches Ventil, das nur in der Lage ist, einen Strömungsweg zu
öffnen und zu schließen. Diese Tätigkeit und die Konfiguration der zugehörigen
Teile sind in Fig. 3 und Fig. 4 schematisch dargestellt. In diesen Figuren
bezeichnet das Bezugszeichen 37 eine Regelungseinheit für ein Fahrzeug oder
einen Motor, während das Bezugszeichen 38 eine Regelungseinheit für einen
Kompressor C1 bezeichnet. Die Regelungseinheit 38 nimmt als Eingabe ein
Signal des Moments des Kompressors C1 auf, das mittels des oben genannten
Momentensensors 32 festgestellt wird. Die Regelungseinheiten 37 und 38 sind
als elektronische Regelungseinheiten (ECU), die mit Mikrocomputern
ausgestattet sind, gestaltet. Signale werden zwischen den beiden ausgetauscht.
Selbstverständlich können die beiden einstückig ausgebildet sein.
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Die Regelungseinheit 38 liefert Strom mit zwei Werten, EIN und AUS, als
Antriebssignal an das Kapazitäts-Regelungsventil 29. Das heißt, sie liefert Strom
einer vorbestimmten Größe oder schaltet diesen ab. Infolgedessen nimmt das
Kapazitäts-Regelungsventil eine Stellung von Öffnungsposition und
Schließposition ein. Wenn das Kapazitäts-Regelungsventil 29 geöffnet ist, wie in Fig. 3
dargestellt ist, tritt ein Teil des unter Druck stehenden Kühl- bzw. Kältemittels in
der Abgabekammer 28 durch eine Verbindungsbohrung 33, durch das
Kapazitäts-Regelungsventil 29 und durch eine Regelungsdruck-Zuführungsbohrung 34hindurch, um in die Taumelscheibenkammer 23 einzuströmen. Ein Teil des in die
Taumelscheibenkammer 23 einströmenden Kühl bzw. Kältemittels tritt durch den
engen eingeengten Durchgang 35 und strömt in die Ansaugkammer 27 aus.
Daher ist der Druck in der Taumelscheibenkammer (der Regelungsdruckkammer)
23 umso höher, je länger die Zeit ist, während der das
Kapazitäts-Regelungsventil 29 offen ist. Selbstverständlich überschreitet der Druck in der
Taumelscheibenkammer 23 nie den Druck in der Abgabekammer 28. Infolge des
Anstiegs des Drucks in der Taumelscheibenkammer 23 bewegt sich die
Taumelscheibe 6 in axialer Richtung in Fig. 1 oder Fig. 2 in der Richtung nach rechts.
Schließlich bewegt sie sich zu der in Fig. 2 dargestellten Position, bei der der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 6 nahezu Null wird (alle Kolben 7 kommen
bis kurz vor das Totzentrum). Daher wird der Hub aller Kolben 7 nahezu Null,
und bewegt sich sogar dann, wenn die Taumelscheibe 6 umläuft, keiner der
Kolben 7 weiterhin hin und her, sodass die Kapazität des Kompressors C1
minimal wird.
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Fig. 4 zeigt den Betriebszustand, bei dem der Strom, der als Antriebssignal
dient, das von der Regelungseinheit 38 dem Kapazitäts-Regelungsventil 29
zugeführt wird, ausgeschaltet ist und das Kapazitäts-Regelungsventil 29
geschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt tritt das Kühl- bzw. Kältemittel in der
Taumelscheibenkammer 23 durch den eingeengten Durchgang 35 hindurch, und strömt
es in die Ansaugkammer 27 ein, sodass der Gegendruck der Kolben 7, d. h. der
Druck (Regelungsdruck) in der Taumelscheibenkammer 23 absinkt und das
Gleichgewicht in axialer Richtung verloren geht. Daher bewegt sich das Zentrum
der Taumelscheibe 6 in axialer Richtung (zieht es sich zurück) bis zu der
Position, bei der alle Kräfte in axialer Richtung im Gleichgewicht stehen. Als
Folge werden der Neigungswinkel der Taumelscheibe 6 und der Hub aller
Kolben 7 größer, und wird entsprechend hierzu die Kapazität des Kompressors
C1 größer. Der Zustand, bei dem diese zum Maximum werden, ist in Fig. 1
dargestellt.
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Als Verfahren für die Regelung des Kapazitäts-Regelungsventils 29 mittels der
Regelungseinheit 38 wird die Regelung des Lastverhältnisses bevorzugt. In
diesem Falle wird das an das Kapazitäts-Regelungsventil 29 gelieferte
Antriebsignal ein impulsförmiger Strom wiederholter EIN-AUS-Zustände in einem kurzen
Zeitintervall gemäß Darstellung in Fig. 7B. Die EIN-AUS-Zustände des
Antriebssignals entsprechen dem Öffnungszustand und dem Schließzustand des
Kapazitäts-Regelungsventils 29. Durch Änderung des Lastverhältnisses des
Impulssignals ist es möglich, den Neigungswinkel der Taumelscheibe 6, den Hub
der Kolben 7 und die Kapazität des Kompressors glatt bzw. stufenlos zu ändern.
Fig. 7A ist ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Lastverhältnis und der
Kapazität (hier dargestellt als Verhältnis in Hinblick auf die maximale Kapazität).
Die Beziehung zwischen dem Lastverhältnis und dem Kapazitätsverhältnis ist im
Wesentlichen linear. Es ist möglich, dies in der Regelungseinheit 38 als Plan
einzustellen.
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Auf diese Weise ist es bei der Regelung des Lastverhältnisses des Kapazitäts-
Regelungsventils 29 durch Verkürzung der gesamten Öffnungszeit des
Kapazitäts-Regelungsventils 29 je Zeiteinheit möglich, den Druck in der
Taumelscheibenkammer 23 auf irgendeinem mittleren Level unterhalb des maximalen Wertes
aufrechtzuerhalten, sodass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 6 und der
Hub der Kolben 7 zu irgendeinem mittleren Wert, beispielsweise mehreren
Bruchteilen ihrer maximalen Werte, wird. Bei der Regelung des
Lastverhältnisses wiederholt sich das Muster des Schaltens zwischen dem in Fig. 3
dargestellten Zustand und dem in Fig. 4 dargestellten Zustand nach dem Verstreichen
exakt einer eingestellten kurzen Zeitdauer.
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Weil sich das Kapazitäts-Regelungsventil 29 genau in dieser Weise öffnet und
schließt, ist es möglich, ein bekanntes, preiswertes Zwei-Wege-Solenoidventil
etc. in unveränderter Form zu verwenden. Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein
detailliertes Beispiel der Struktur des Kapazitäts-Regelungsventils 29. Fig. 5 zeigt den
Öffnungszustand des Kapazitäts-Regelungsventils 29, der dem vorausgehend
erläuterten Falle von Fig. 3 entspricht, während Fig. 6 den Schließzustand
entsprechend dem Fall von Fig. 4 zeigt.
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In Fig. 5 bezeichnen das Bezugszeichen 51 einen Ventilkörper, der aus einem
nicht magnetischen Material besteht, das Bezugszeichen 52 einen
Einströmungsweg, der mit einer Verbindungsbohrung 33 in Verbindung steht, die zu der
in Fig. 1 dargestellten Abgabekammer 28 führt, das Bezugszeichen 53 einen
Ventilsitz, das Bezugszeichen 54 einen Ausströmungsweg, der mit einer in Fig. 1
und Fig. 3 dargestellten Regelungsdruck-Zuführungsbohrung 34 in Verbindung
steht, das Bezugszeichen 55 eine Führung, die aus einer zylindrischen Fläche
besteht, zur Führung einer weiter unten erläuterten Spule, das Bezugszeichen
56 einen Ring, der aus einem magnetischen Material besteht, das
Bezugszeichen 57 ein Gehäuse, das aus dem gleichen magnetischen Material besteht,
und das Bezugszeichen 58 eine Spule, die aus einem Kunststoff oder einem
anderen nicht-magnetischen Material besteht und eine Wicklung 59 aufweist, die
dort herum gewickelt ist. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet einen O-Ring zur
Verhinderung des Austritts des Kühl- bzw. Kältemittels; das Bezugszeichen 61
bezeichnet eine Spule, die aus einem magnetischen Material besteht; die
Bezugszeichen 62a und 62b bezeichnen säulenförmige Teile, die durch die
Führung 55 geführt sind, als Teile der Spule 61; das Bezugszeichen 63
bezeichnet ein kugelförmiges Ventilelement, das einstückig mit einer Stange 64
ausgebildet ist; das Bezugszeichen 66 bezeichnet eine Kappe aus einem
magnetischen Material; und das Bezugszeichen 67 bezeichnet einen Raum, in dem eine
Feder 68 untergebracht ist, die eine Kraft in einer Richtung erzeugt, die das
Ventilelement 63 gegen den Ventilsitz 53 drückt. Es ist zu beachten, dass das
Bezugszeichen 65 eine Ausgleichsbohrung zeigt, die den Raum 67 und den
Raum 71 verbindet und ihre Drücke ausgleicht; das Bezugszeichen 69
bezeichnet einen Anschluss, der mit der Wicklung 59 verbunden ist; und das
Bezugszeichen 70 bezeichnet einen Anschlusshalter.
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Da das in Fig. 5 dargestellte Kapazitäts-Regelungsventil 29 eine solche Struktur
aufweist, ist ein magnetischer Kreis durch die Kappe 66, das Gehäuse 57, den
Ring 56 und die Spule 61 gebildet. Fig. 5 zeigt den Zustand der Zuführung von
Strom zu der Wicklung 59. Infolgedessen ist der oben genannte magnetische
Kreis so ausgebildet, dass die obere Stirnfläche 73 des säulenförmigen Teil 62b
der Spule 61 zu der Anziehungsfläche 72 der Kappe 66 hin gezogen wird,
wodurch sich das Ventilelement 63 von dem Ventilsitz 53 wegbewegt und sich
das Kapazitäts-Regelungsventil 29 öffnet. Im Öffnungszustand wird ein Teil des
Hochdruck-Kühl- bzw. Kältemittels in der Abgabekammer 28 in die
Taumelscheibenkammer 23 eingeführt, sodass der Druck in der
Taumelscheibenkammer 23 ansteigt. Dieser Zustand ist wie oben erläutert in Fig. 3 dargestellt. Zu
diesem Zeitpunkt ist die Kapazität des Taumelscheibenkompressors C1 mit
veränderbarer Kapazität herabgesetzt.
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Der Zustand, bei dem der Strom zu der Wicklung 59 abgeschaltet ist, d. h. der
Schließzustand des Kapazitäts-Regelungsventils 29, ist in Fig. 6 dargestellt. Zu
diesem Zeitpunkt ist die Kraft, mittels der die Anziehungsfläche 72 der Kappe 66
die obere Stirnfläche 73 der Spule 61 anzieht, verschwunden, sodass sich die
Spule 61 und das Ventilelement 63 infolge der Vorspannkraft der Feder 68 nach
unten bewegen und die Öffnung des Ventilsitzes 53 verschließen. Dieser
Zustand entspricht dem Zustand des in Fig. 4 dargestellten
Kapazitäts-Regelungsventils 29. Infolgedessen strömt ein Teil des Kühl- bzw. Kältemittels in der
Taumelscheibenkammer 23 zu der Ansaugkammer 27 hin durch den
eingeengten Durchgang 35 zurück, sodass der Druck in der Taumelscheibenkammer 23
absinkt und sich wie oben angegeben die Taumelscheibe 6 in axialer Richtung
bewegt und der Hub größer wird. Als eine Folge nimmt die Kapazität des
Kompressors C1 zu.
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Das heißt, beim Öffnen des Kapazitäts-Regelungsventils 29 nimmt die Kapazität
des Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer Kapazität ab, während
beim Schließen des Kapazitäts-Regelungsventils 29 die Kapazität des
Kompressors C1 zunimmt. Durch einfaches Einschalten und Ausschalten des Stroms für
die Wicklung 59 des Kapazitäts-Regelungsventils 29 mittels beispielsweise der
Regelungseinheit 38 wird der Druck in der Taumelscheibenkammer 23
vergrößert oder herabgesetzt, und kann daher die Abgabekapazität des
Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer Kapazität frei geregelt werden.
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Die besondere Routine zur Regelung des Lastverhältnisses, das in der
Regelungseinheit 38 durchgeführt werden kann, ist in Fig. 8 dargestellt. In diesem Fall
ist das Lastverhältnis der Zeit der kontinuierlichen Zuführung von Strom zu der
Wicklung 59 des in Fig. 5 dargestellten Kapazitäts-Regelungsventils 29 (die Zeit
während der kontinuierlichen Öffnung des Kapazitäts-Regelungsventils 29, bei
dieser Ausführungsform die Zeit während der Aufrechterhaltung der Kapazität
des Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer Kapazität auf im
Wesentlichen Null im Arbeitszustand) zu "1" gemacht. Dies bedeutet auch die
kontinuierliche Aufrechterhaltung des in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellten
Zustandes. Dies bedeutet, dass der Taumelscheibenkompressor mit veränderbarer
Kapazität in diesem Fall auch ein so genannter kupplungsfreier Kompressor sein
kann, der nicht mit einer elektromagnetischen Kupplung oder dergleichen
ausgestaltet ist.
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Das in Fig. 8 dargestellte Regelungsprogramm wird nach einer jeweils kurzen
Zeitspanne mittels der Regelungseinheit 38, wenn der Start des Motors beginnt,
von dann ab wiederholt durchgeführt. Zu der Zeit des Starts des Motors wird es
bevorzugt, das Starten zu erleichtern, indem die Motorlast so leicht wie möglich
gehalten wird, sodass, wenn die Startprozeduren initiiert werden, die Routine
bedingungslos zu Schritt 101 weiter fortschreitet, wo das Lastverhältnis (DT) zu
dem maximalen Dmax, d. h. zu "1", gemacht wird. Infolgedessen tritt das
Kapazitäts-Regelungsventil 29 in den in Fig. 3 dargestellten Zustand ein, bei dem es
fortlaufend offen ist, sodass die Taumelscheibe 6 des Kompressors C1 dieser
Ausführungsform in dem in Fig. 2 dargestellten Zustand des minimalen
Neigungswinkels eintritt und die Abgabekapazität im Wesentlichen Null wird.
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Wenn eine gewisse Zeitspanne von dann ab, wenn der Motor angehalten
worden ist, verstreicht, sinkt jedoch der Druck in der Abgabekammer 28 des
Kompressors 1 ab, und wird er gleich dem Druck in der Ansaugkammer 27,
sodass sogar dann, wenn das Kapazitäts-Regelungsventil 29 zu der Zeit des
Starts geöffnet ist, der Druck in der Taumelscheibenkammer 23 nicht sofort in
großem Ausmaß ansteigt. Weiter drückt sogar in dem Fall der Aufhebung des
Betriebs die Feder 24 die Taumelscheibe 6 in axialer Richtung, sodass alle
Kolben 7 zu der Position des oberen Totzentrums über die Taumelscheibe 6
gedrückt werden und der Hub aller Kolben 7 im Wesentlichen Null wird. Daher
wird die Kapazität des Kompressors C1 ebenfalls im Wesentlichen Null.
Entsprechend wird, weil die Kompressionsreaktionskräfte in allen Arbeitskammern
22 ebenfalls zu der Zeit des Starts des Motors im Wesentlichen Null werden,
sogar dann, wenn der Druck in der Taumelscheibenkammer 23 nicht ansteigt,
die Taumelscheibe 6 in dem Zustand eines Neigungswinkels von Null durch die
Vorspannkraft der Feder 24 gehalten.
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Nachdem der Motor den Start beendet hat und die Drehzahl der Welle 4
ansteigt, besteht die Neigung, dass die Taumelscheibe 6 natürlicherweise den
Neigungswinkel infolge der Art der Verbindungseinrichtung vergrößert, sodass
die Kolben 7 beginnen, sich hin und her zu bewegen, obwohl wenig, und eine
geringe Menge des Kühl- bzw. Kältemittels eingesaugt und komprimiert wird.
Infolgedessen steigt der Druck in der Abgabekammer 23 während einer
gewissen Zeit etwas an. Das Kühl- bzw. Kältemittel, dessen Druck in dieser Weise
etwas angestiegen ist, bewegt sich von der Abgabekammer 28 aus durch das
Kapazitäts-Regelungsventil 29 hindurch, wenn dieses geöffnet ist, und wird der
Taumelscheibenkammer 23 zugeführt, wo es von der Rückseite aus auf die
Kolben 7 drückt, solange das Kapazitäts-Regelungsventil 29 im Öffnungszustand
infolge einer Instruktion von der Regelungseinheit 38 aus verbleibt, und wird die
Taumelscheibe 6 in dem Zustand des Neigungswinkels mit Null stabil gehalten.
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Im nächsten Schritt 102 beurteilt die Regelungseinheit 38, ob der Schalter des
Klimatisierungssystems (A/C) auf EIN steht. Bei einer Beurteilung mit "NEIN"
(das Klimatisierungssystem wird nicht verwendet) geht die Routine zu Schritt 101
zurück, wonach die obige Regelungs- und Beurteilungsroutine wiederholt wird.
Die Kapazität des Kompressors C1 wird während dieser Zeit ebenfalls auf Null
aufrechterhalten. Wenn der Schalter des Klimatisierungssystems durch eine
Bedienungsperson oder automatisch zu der EIN-Seite geschaltet wird und die
Beurteilung in Schritt 102 zu "JA" wird, geht die Routine zu Schritt 103 weiter, wo
der Bestimmungswert Ts des Momentensensors 32 eingelesen wird. Weiter wird
im nächsten Schritt 104 der Instruktionswert Te der Fahrzeug- oder Motor-
Regelungseinheit 37 (Fig. 3) . eingelesen. Als Nächstes wird in Schritt 105
beurteilt, ob der absolute Wert der Differenz zwischen dem Feststellungswert Ts
des Moments und dem Instruktionswert Te (dies kann so erfolgen, dass die
Größe des Moments für den Motor zum Antrieb der Umlaufbewegung des
Kompressors C1 im Arbeitszustand des Fahrzeugs zu dieser Zeit verwendet
werden kann) kleiner als ein vorbestimmter Beurteilungswert Eps ist.
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Wenn die Beurteilung in Schritt 105 "JA" lautet, geht die Routine zu Schritt 106
weiter, wo das Lastverhältnis DT des der Wicklung 59 des
Kapazitäts-Regelungsventils 29 zu zuführenden Antriebssignals unverändert aufrechterhalten
wird. In diesem Zustand wird das Lastverhältnis DT auf "1" belassen, und wird
der Öffnungszustand des Kapazitäts-Regelungsventils 29 aufrechterhalten,
sodass die Kapazität des Taumelscheibenkompressors C1 mit veränderbarer
Kapazität zu Null wird. Das heißt, sogar dann, wenn der Schalter des
Klimatisierungssystems auf EIN steht, wird in Abhängigkeit von der Größe des
Instruktionswertes Te der Fahrzeug- oder Motor-Regelungseinheit 37 die Kapazität des
Kompressors C1 auf Null belassen, um den Betrieb des Klimatisierungssystems
im Wesentlichen zu unterdrücken und zu verhindern, dass das Antriebsmoment
des Klimatisierungssystems (des Kompressors C1) den Motor belastet. Wenn
das für den Kompressor C1 durch den Motor zulässige Moment zu dem
Instruktionswert Te gemacht wird, sofern der Feststellungswert Ts des aktuellen
Moments etwa gleich dem Instruktionswert Te ist, wird die Betriebsregelung des
Kompressors C1 unverändert aufrechterhalten.
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Wenn die Beurteilung in Schritt 105 "NEIN" lautet, das heißt, wenn der absolute
Wert der Differenz zwischen dem Instruktionswert Te und dem Feststellungswert
Ts so sehr unterschiedlich ist, dass er den Beurteilungswert Eps übersteigt, geht
die Routine zu Schritt 107 weiter, wo beurteilt wird, ob der Instruktionswert Te
kleiner als der Feststellungswert Ts ist. Wenn die Beurteilung in Schritt 107
"NEIN" lautet (der Instruktionswert Te größer als der Feststellungswert Ts ist),
bedeutet dies, dass das zulässige Moment größer als das festgestellte Moment
ist, sodass die Routine zu Schritt 108 weitergeht, wo das Lastverhältnis DT um
exakt den vorbestimmten Wert Dh verkleinert wird und die Öffnungszeit des
Kapazitäts-Regelungsventils 29 verkürzt wird. Infolgedessen sinkt der Druck in
der Taumelscheibenkammer 23 des Kompressors C1 ab, nimmt die
Abgabekapazität zu, und wird der Feststellungswert Ts des Moments größer. Wie oben
erläutert beginnt das Klimatisierungssystem zunächst den tatsächlichen Betrieb
in dem Zustand unmittelbar nach dem Start des Motors. Nach Schritt 108 kehrt
die Routine zu Schritt 102 zurück, wo die obige Regelungsroutine wiederholt
wird.
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Wenn die Beurteilung in Schritt 107 "JA" lautet, hat das festgestellte Moment das
zulässige Moment überschritten, sodass die Routine zu Schritt 109 weiter geht,
wo das Lastverhältnis DT um den vorbestimmten Wert Dh vergrößert wird, der
Druck in der Taumelscheibenkammer 23 erhöht wird, die Kapazität des
Kompressors C1 verkleinert wird und daher das Moment herabgesetzt wird. Als
Nächstes kehrt die Routine zu Schritt 102 zurück, wo die obige
Regelungsroutine wiederholt wird. Infolgedessen sinkt das Moment des Kompressors C1 ab,
und wird es etwa gleich dem Instruktionswert Te. Selbstverständlich wird zu der
Zeit des Starts, wie oben erläutert, das Lastverhältnis DT zu dem Maximum "1"
vom Start an gemacht, und wird der tatsächliche Betrieb des
Klimatisierungssystems unterdrückt, sodass der Feststellungswert Ts des Moments ebenfalls
ein Wert nahe bei Null ist und daher das Lastverhältnis DT nicht weiter
vergrößert werden kann. Daher ist die Verarbeitung von Schritt 109 in dem Zustand
wirksam, bei dem das Klimatisierungssystem tatsächlich arbeitet, anders als zu
der Zeit des Starts. Es ist zu beachten, dass der oben genannte
Beurteilungswert Eps und die Größe der Änderung Dh des Lastverhältnisses auf geeignete
Wert unter dem Aspekt sowohl der Stabilität als auch der Reaktion der Regelung
eingestellt werden bzw. sind.
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Wie aus der obigen Erläuterung ersichtlich ist, nimmt bei dem
Taumelscheibenkompressor C1 mit veränderbarer Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform,
wie in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt ist, die Regelungseinheit 38 des Kompressors
C1 als Eingabe ein Feststellungssignal des Momentensensors 32, der an der
Welle 4 des Kompressors C1 vorgesehen ist, auf und weiter als Eingabe ein
Signal von der Fahrzeug- oder Motor-Regelungseinheit 37 auf. Weiter wird das
Signal der Regelungseinheit 38, das das Feststellungssignal des
Momentensensors 32 aufweist, in die Regelungseinheit 37 eingegeben. Daher stellt die
Fahrzeug- oder Motor-Regelungseinheit 37 die Größe des Moments des
Kompressors C1 fest, sodass eine optimale Regelung des Motors in Entsprechung zu
der Größe des Moments des Kompressors C1 an der Fahrzeugseite möglich
wird.
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Weiter ist es, wenn die Motorlast groß wird, beispielsweise zu dem Zeitpunkt der
Beschleunigung des Fahrzeugs, des Hochfahrens einer Steigung etc., möglich,
die Kapazität des Kompressors C1 zu regeln, um sie in Entsprechung zu der
Größe des Moments, das durch den Motor infolge des Betriebszustands des
Fahrzeugs zugelassen ist, d. h. des für den Motor zum Antrieb des Kompressors
zugelassenen Moments, zu ändern. Durch eine Rückkopplungsregelung des
Moments des Kompressors in Entsprechung zum Betriebszustand des
Fahrzeugs oder des Motors auf diese Weise ist es möglich, die
Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors und die Antreibbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern. Weiter
sind in diesem Falle, da ein Zwei-Wege-Solenoidventil - eine einfache Struktur,
ein preiswertes Ventil - als Kapazitäts-Regelungsventil 29 verwendet wird, die
Kosten herabgesetzt, und ist die Gesamtgröße verkleinert. Weiter wird es durch
die Regelung des Lastverhältnisses des Kapazitäts-Regelungsventils 29
möglich, die Kapazität des Kompressors stufenlos zu regeln und die Kühlkapazität
des Klimatisierungssystems glatt bzw. stufenlos einzustellen.
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Als Nächstes werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
die in Fig. 9 bis Fig. 13 dargestellt sind, erläutert, obwohl sie innerhalb des
Bereichs liegen, der aus der oben angegebenen Erläuterung der ersten
Ausführungsform abgeleitet werden kann. Zuerst kann die vorliegende Erfindung
gemäß Darstellung durch dis zweite Ausführungsform, die in Fig. 9 dargestellt
ist, als ein Kompressor mit veränderbarer Kapazität der Gattung mit einer sich
"hin und her bewegenden Taumelscheibe" realisiert werden. Bei den
Ausführungsformen beginnend mit der zweiten Ausführungsform sind Bereiche, die im
Wesentlichen identisch zu dem Taumelscheibenkompressor C1 mit
veränderbarer Kapazität der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten ersten Ausführungsform sind,
etc. mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ist auf wiederholte
Detailerläuterungen verzichtet.
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Der Kompressor C2 mit veränderbarer Kapazität der Gattung mit sich hin und
her bewegender Taumelscheibe gemäß der in Fig. 9 dargestellten zweiten
Ausführungsform ist in Hinblick auf die Verwendung der sich hin und her
bewegenden Taumelscheibe 80 gekennzeichnet. Die sich hin und her bewegende
Taumelscheibe 80 unterscheidet sich von der Taumelscheibe 6 der ersten
Ausführungsform dadurch, dass sie sich nur neigt und hin und her bewegt und
nicht zusammen mit der Welle umläuft. Daher ist bei dem Kompressor C2 der
zweiten Ausführungsform eine Taumelscheiben-Abstützscheibe 81 ähnlich bzw.
gleich der obigen Taumelscheibe 6, die zusammen mit der Weile 5 umläuft,
vorgesehen, und ist die sich hin und her bewegende Taumelscheibe 80 so
abgestützt, dass sie zu dieser über das Radiallager 83 und das Axiallager 84
relativ umlaufen kann. Es ist zu beachten, dass zur Verhinderung einer
Umlaufbewegung der sich hin und her bewegenden Taumelscheibe 80 eine
Stoppeinrichtung 89 dadurch gebildet ist, dass ein Arm 87 an einem Teil der sich hin und
her bewegenden Taumelscheibe 80 ausgebildet ist und diese mit einer Nut 88 in
axialer Richtung in Berührung steht, die an der inneren Fläche des vorderen
Gehäuse 1 ausgebildet ist.
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Bei dem Taumelscheibenkompressor C2 mit veränderbarer Kapazität gemäß der
zweiten Ausführungsform läuft die sich hin und her bewegende Taumelscheibe
80 nicht um, sodass es möglich ist, sie in einfacher Weise mit den ebenfalls nicht
umlaufenden Kolben 7a unter Verwendung von Verbindungsstangen 82 zu
verbinden. Daher gibt es in diesem Falle keinen reibungsbehafteten Gleitbereich
zwischen der Taumelscheibe 6 und Schuhen 8 wie bei der ersten
Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass die Taumelscheiben-Abstützscheibe 81 in axialer
Richtung durch die Feder 24 unter Vorspannung gesetzt ist, jedoch die Scheibe
81 und die sich hin und her bewegende Taumelscheibe 80 so ausgebildet sein
können, dass sie sich in Hinblick auf die Welle 4 neigen, oder so ausgebildet
sein können, dass sie sich in axialer Richtung durch Verschwenken der
Taumelscheiben-Abstützscheibe 81 mittels eines Stifts 86 etc. an einem Kargen 85
bewegen können, der verschiebbar an der Welle 4 lose angesetzt ist.
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Der Taumelscheibenkompressor C2 mit veränderbarer Kapazität gemäß der
zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Kompressor C1 der ersten
Ausführungsform in seiner Detailstruktur, arbeitet jedoch mit der Ausnahme des
Vorteils, dass der Reibungsverlust relativ klein ist etc., grundsätzlich in der
gleichen Weise wie der Taumelscheibenkompressor C1 mit veränderbarer
Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform und bietet im Allgemeinen die
gleichen Wirkungen. Das gleiche gilt für Taumelscheibenkompressoren mit
veränderbarer Kapazität gemäß der dritten Ausführungsform, die nachfolgend
erläutert wird.
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Fig. 10 zeigt einen Taumelscheibenkompressor C3 mit veränderbarer Kapazität
gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall
sind ebenso wie bei dem Kompressor C2 der obigen zweiten Ausführungsform
eine sich hin und her bewegende Taumelscheibe 80 und eine Taumelscheiben-
Abstützscheibe 81 vorgesehen. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem
Kompressor C2 besteht darin, dass eine Stoppeinrichtung 90 für die sich hin und
her bewegende Taumelscheibe 80 am Zentrum des Kompressors C3
vorgesehen ist. Die Stoppeinrichtung 90 bei der dritten Ausführungsform besteht aus
einer Keilnutbohrung 91, die am Zentrum des mittleren Gehäuses 2 ausgebildet
ist, aus einer Keilwelle 92, die in dieser einsetzbar ist und in axialer Richtung
gleitet, und aus einer freien Kupplung 93, die die sich hin und her bewegende
Taumelscheibe 80 in geneigten Weise an ihrem vorderen Ende abstützt.
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Weiter wird durch das Vorsehen der Stoppeinrichtung 90 im Zentrum des
mittleren Gehäuses 2 der Bereich, der die Taumelscheiben-Abstützscheibe 81
etc. abstützt, zu einer freikragenden Abstützstruktur, sodass in diesem Fall ein
großes Radiallager 14a verwendet wird.
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Fig. 11 zeigt einen Taumelscheibenkompressor C4 mit veränderbarer Kapazität
gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der
Kompressor C4 der vierten Ausführungsform ist eine Kombination von Teilen des
Kompressors C1 der ersten Ausführungsform und des Kompressors C3 der
dritten Ausführungsform. Das heißt, kurz gesagt wird eine sich hin und her
bewegende Taumelscheibe 6 ähnlich derjenigen der ersten Ausführungsform
verwendet, jedoch ist die Stoppeinrichtung 90 etc. ähnlich derjenigen der dritten
Ausführungsform.
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Fig. 12 und Fig. 13 zeigen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Fig. 12 zeigt den Zustand, bei dem das Kapazitäts-Regelungsventil
29 geschlossen ist. Dies entspricht dem Betriebszustand mit minimaler
Kapazität, bei dem der Druck (Regelungsdruck) in der Taumelscheibenkammer 23 des
nicht dargestellten Taumelscheibenkompressors mit veränderbarer Kapazität
hoch wird. Weiter zeigt Fig. 13 den Zustand, bei dem das
Kapazitäts-Regelungsventil 29 geöffnet ist. Dies entspricht dem Betriebszustand mit maximaler
Kapazität, bei dem der Druck in der Taumelscheibenkammer 23 des
Taumelscheibenkompressors mit veränderbarer Kapazität niedrig wird. Der fünften
Ausführungsform fehlt jedes kennzeichnende Merkmale der Struktur des
Kompressorkörpers, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anordnung des
Kapazitäts-Regelungsventils 29 und des eingeengten Durchgangs 35 in Hinblick
auf die Ansaugkammer 27 und die Abgabekammer 28 des Kompressors von der
in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten unterscheidet, die unter Bezugnahme auf die
erste Ausführungsform erläutert worden sind. Da es keine größere Änderung der
Struktur des Kompressors selbst gibt, ist es möglich, den Kompressor der
fünften Ausführungsform zu erhalten, indem eine teilweise Änderung der
Gestaltung bei irgendeinem der obigen Kompressoren durchgeführt wird.
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Bei der fünften Ausführungsform ist der eingeengte Durchgang 35 zwischen der
Abgabekammer 28 und der Taumelscheibenkammer 23 als Zuführungsweg für
den Regelungsdruck zu der Taumelscheibenkammer 23 des Kompressors
vorgesehen. Weiter ist ein Kapazitäts-Regelungsventil 29 in dem Durchgang
zwischen der Taumelscheibenkammer 23 und der Ansaugkammer 27 zur
Bildung des Abgabewegs vorgesehen. Auch in diesem Fall kann das Kapazitäts-
Regelungsventil 29 ein Zwei-Wege-Solenoidventil sein, das als einfaches Ventil
ausgebildet ist. Ein Teil des unter Druck stehenden Kühl- bzw. Kältemittels in der
Abgabekammer 28 wird durch den eingeengten Durchgang 35 eingeengt und
strömt dann in die Taumelscheibenkammer 23, die als Regelungsdruckkammer
vorgesehen ist. Der Ausströmungskanal zu der Ansaugkammer 27 hin wird
durch das Kapazitäts-Regelungsventil 29 geöffnet und geschlossen. Der
Umstand, dass sich der Druck in der Taumelscheibenkammer 23 infolge der
Betätigung des Kapazitäts-Regelungsventils 29 ändert, macht keine Erläuterung
erforderlich. Selbstverständlich ist es in der gleichen Weise wie bei der ersten
Ausführungsform ebenfalls möglich, das Lastverhältnis des
Kapazitäts-Regelungsventils 29 zu regeln. Verglichen mit dem Fall von Fig. 3 und Fig. 4 der
ersten Ausführungsform sind die Positionen des eingeengten Durchgangs 35
und des Kapazitäts-Regelungsventils 29 nur in einem seriellen Kreis geändert
worden, sodass die Tätigkeiten und Wirkungen der fünften Ausführungsform im
Allgemeinen identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform sind.
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Zwar sind die dargestellten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf einen
Taumelscheibenkompressor erläutert worden, jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die Gattung einer Taumelscheibe beschränkt. Sie kann auch bei
einem Kompressor einer anderen Gattung, beispielsweise einem
Spiralkompressor oder einem Schaufelkompressor, Anwendung finden, um den Druck im
Inneren der Regelungsdruckkammer, die im Inneren ausgebildet ist, zur
Änderung der Abgabekapazität zu ändern.
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Zwar ist die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen,
die zum Zweck der Erläuterung ausgewählt worden sind, beschrieben worden,
jedoch ist offensichtlich, dass zahlreiche Modifikationen durch den Fachmann
durchgeführt werden können, ohne das Grundkonzept und den Umfang der
Erfindung zu verlassen.