DE10318626A1 - Kompressor variabler Kapazität - Google Patents

Abstract

Ein Kompressor variabler Kapazität (100) weist einen ersten und einen zweiten Pfad auf. Der erste Pfad verbindet eine Kurbelwellenkammer (41) mit einer Ausgabekammer (43) und wird zum Einführen von Gas oder Fluid von der Ausgabekammer (43) zu der Kurbelwellenkammer (41) benutzt. Der zweite Pfad verbindet die Kurbelwellenkammer (41) und eine Ansaugkammer (42) und wird zum Einführen eines Gases oder Fluids von der Kurbelwellenkammer (43) zu der Ansaugkammer (42) benutzt. Eine variable Steuerventilanordnung (10) weist ein Ventil (30), das in dem ersten Pfad angeordnet ist und einen Kurbelwellenkammerdruck in der Kurbelwellenkammer (41) durch Variieren eines Öffnungsgrades des Ventils (30) zwischen einem geschlossenen Ventilzustand und einem maximalen offenen Ventilzustand steuert, auf. Ein variabler Öffnungsmechanismus (31) weist eine Öffnung (31) auf, die in dem zweiten Pfad angeordnet ist und einen Gasstrom von der Kurbelwellenkammer (41) zu der Ansaugkammer (42) durch Variieren eines Öffnungsgrades der Öffnung (41a) zwischen einem minimalen Öffnungszustand und einem maximalen Öffnungszustand steuert. Der Kompressor (100) ist mit einem Verbindungsteil (29e) zwischen dem Ventil (30) und dem variablen Öffnungsmechanismus (31) versehen. Das Verbindungsteil (29e) verbindet eine erste Veränderung mit einer zweiten Veränderung, wobei die erste Veränderung eine Veränderung des Öffnungsgrades der Öffnung (31a) von dem maximalen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand ...

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor variabler Kapazität, der insbesondere in Klimaanlagen verwendet wird.
• Einer von den Kompressoren variabler Kapazität weist eine Taumelscheibe auf, die in einer Kurbelwellenkammer vorgesehen ist. Die Neigung der Taumelscheibe kann gemäß dem Kurbelwellenkammerdruck variiert werden, der ein Druck in der Kurbelwellenkammer ist. Die Neigung der Taumelscheibe bestimmt einen Hub eines Kolbens, der in einem Zylinder hin- und hergeht. Wenn der Kurbelwellenkammerdruck relativ niedrig ist, ist die Neigung der Taumelscheibe groß, so dass der Hub des Kolbens hoch ist. Wenn der Kurbelwellenkammerdruck relativ hoch ist, ist die Neigung der Taumelscheibe klein, so dass der Hub des Kolbens niedrig ist. Gemäß dem geänderten Hub saugt der hin- und hergehende Kolben ein Gas oder ein Fluid von einer Ansaugkammer in den Zylinder, komprimiert das Gas in dem Zylinder und gibt das komprimierte Gas in eine Ausgabekammer aus. Der Druck in der Ansaugkammer und der Ausgabekammer wird als Ansaugdruck bzw. Ausgabedruck bezeichnet.
• Zum Steuern der Neigung der Taumelscheibe weist der Kompressor variabler Kapazität einen ersten und einen zweiten Pfad auf: Der erste Pfad verbindet die Kurbelwellenkammer mit der Ausgabekammer, und der zweite Pfad verbindet die Kurbelwellenkammer mit der Ansaugkammer. In dem ersten Pfad ist ein Ventil einer variablen Steuerventilanordnung vorgesehen. In dem zweiten Pfad ist eine Öffnung eines variablen Öffnungsmechanismus vorgesehen. Wenn gewünscht wird, dass die Neigung der Taumelscheibe klein wird, öffnet die variable Steuerventilanordnung ihr Ventil zum Einführen des komprimierten Gases von der Ausgabekammer in die Kurbelwellenkammer. Wenn gewünscht wird, dass die Neigung der Taumelscheibe groß ist, variiert der variable Öffnungsmechanismus eine Öffnungsweite der Öffnung in den maximalen Öffnungszustand zum Bewegen des Gases von der Kurbelwellenkammer zu der Ansaugkammer.
• In der JP S63-32933 U ist ein derartiger Kompressor variabler Kapazität offenbart. Insbesondere wirkt der in Fig. 7 der JP S63-32933 U dargestellten variablen Öffnungsmechanismus auf den Unterschied zwischen dem Ausgabedruck und dem Kurbelwellenkammerdruck.
• Der Kompressor variabler Kapazität kann manchmal jedoch nicht nach den Anforderungen des Benutzers arbeiten. Wenn der Benutzer wünscht, dass die Raumtemperatur oder die Kraftfahrzeuginnentemperatur schnell niedrig wird, muss die Neigung der Taumelscheibe unmittelbar groß werden. Wenn jedoch zu dieser Zeit der Unterschied zwischen dem Ausgabedruck und dem Kurbelwellenkammerdruck klein ist, wird die Öffnung klein gehalten, bis der Druckunterschied groß wird. Als Resultat wird eine gewisse Zeit benötigt, damit der Kurbelwellenkammerdruck klein wird und die Neigung der Taumelscheibe groß wird.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor variabler Kapazität vorzusehen, der eine gute Reaktion auf die Anforderungen des Benutzers ohne irgendwelche komplizierten Steuerungen ermöglicht.
• Die Aufgabe wird gelöst gemäß dem Kompressor variabler Kapazität nach Anspruch 1.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht, die einen Kompressor variabler Kapazität gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine variable Steuerventilanordnung zeigt, die in dem Kompressor variabler Kapazität von Fig. 1 enthalten ist;
• Fig. 3 eine Schnittansicht, die einen variablen Öffnungsmechanismus zeigt, der in der variablen Steuerventilanordnung von Fig. 2 enthalten ist, wobei eine Öffnung in einem maximalen Öffnungszustand ist;
• Fig. 4 eine Schnittansicht, die den variablen Öffnungsmechanismus von Fig. 2 zeigt, wobei die Öffnung in einem minimalen Öffnungszustand ist;
• Fig. 5 eine Schnittansicht, die eine andere variable Steuerventilanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 6 eine Schnittansicht, die einen variablen Öffnungsmechanismus zeigt, der in der variablen Steuerventilanordnung von Fig. 5 enthalten ist, wobei die Öffnung in einem maximalen Öffnungszustand ist; und
• Fig. 7 eine Schnittansicht ist, die den variablen Öffnungsmechanismus von Fig. 6 zeigt, wobei die Öffnung in einem minimalen Öffnungszustand ist.
• Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, ein Kompressor 100 variabler Kapazität gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Zylinderblock 50 und ein Vordergehäuse 51 auf, das auf ein Vorderende des Zylinderblockes 50 so gepasst ist, dass eine Kurbelwellenkammer 41 definiert wird. Der Zylinderblock 50 und das Vordergehäuse 51 weisen Zentrallöcher 50a bzw. 51a auf, und sie lagern zusammen eine Hauptwelle 52 mittels Radiallager 53, 54, die in die entsprechenden Zentrallöcher 50a, 51a eingepasst ist, so dass sich die Hauptwelle 52 drehen kann. Die Hauptwelle 52 erstreckt sich in einer axialen Richtung des Kompressors 100. Insbesondere steht ein Ende der Hauptwelle 52 von dem Vordergehäuse 51 hervor und ist mit einer elektromagnetischen Kupplung 55 zum Übertragen eines Drehmomentes von einer Antriebsquelle, z. B. eines Motors für ein. Fahrzeug zu der Hauptwelle 52 verbunden.
• Der Zylinderblock 50 ist ebenfalls mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 56 versehen, die sich in der axialen Richtung von dem hinteren Ende des Zylinderblockes 50 zur Kurbelwellenkammer 41 erstrecken. Die Zahl der Zylinderbohrungen 56 ist ungerade, zum Beispiel sieben bei dieser Ausführungsform. Die Zylinderbohrungen 56 bilden entsprechende Zylinder zusammen mit einer vorderen Oberfläche einer Ventilplatte 57, die auf ein hinteres Ende des Zylinderblocks 50 gepasst ist. In die Zylinder sind Kolben 58 so eingeführt, dass sie darin gleiten können und in den entsprechenden Zylindern entlang der axialen Richtung hin- und hergehen können.
• Die Ventilplatte 57 weist weiter eine hintere Oberfläche und eine Mehrzahl von Paaren von Durchgangslöchern 57a, 57b zwischen der vordem und der hinteren Oberfläche auf. Jedes Paar von Löchern dient als ein Paar von einer Ansaugöffnung 57a und einer Ausgabeöffnung 57b, und das Paar ist so angeordnet, dass es dem Zylinder entspricht. Auf der hinteren Oberfläche der Ventilplatte 57 ist ein Rückgehäuse oder Zylinderkopf 59 aufgepasst. Das Rückgehäuse 59 definiert eine Ansaugkammer 42 und eine Ausgabekammer 53 zusammen mit der Ventilplatte 57. Die Ansaugöffnungen 57a stehen mit der Ansaugkammer 42 in Verbindung, während sie mit den entsprechenden Zylindern über Ansaugventile verbunden sind, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind. Die Ausgabeöffnungen stehen mit den jeweiligen Zylindern in Verbindung, während sie mit der Ausgabekammer 43 über Ausgabeventile in Verbindung stehen, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind.
• In der Kurbelwellenkammer 41 ist ein Rotor 60 angebracht und auf der Hauptwelle 52 so befestigt, dass er sich mit der Hauptwelle 52 dreht. Der Rotor ist ebenfalls über ein Drucklager 61 durch das Vordergehäuse 51 in der axialen Richtung gestützt. Der Rotor 60 weist einen Fahnenabschnitt oder Armabschnitt 60a, der mit einem Zapfen 60b versehen ist, auf. Auf der Hauptwelle 52 ist eine Nabe 62 so angebracht, dass sie auf der Hauptwelle 52 gleiten kann, und sie ist so ausgelegt, dass sie ihre Neigung innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches in Bezug auf eine imaginäre Ebene senkrecht zu der Axialrichtung ändern kann. Die Nabe 62 weist einen anderen Fahnenabschnitt oder Armabschnitt 62a auf, der mit einem Langloch 62b versehen ist. Der Zapfen 60b des Rotors 60 ist in das Langloch 62b der Nabe 62 so eingeführt, dass er sich in dem Langloch 62b bewegen kann. Eine Schraubenfeder 63 ist auf der Hauptwelle 52 zwischen dem Rotor 60 und der Nabe 62 vorgesehen. Auf der Nabe 62 ist eine Taumelscheibe 64 befestigt. Somit wird die Taumelscheibe 64 von der Nabe 62 so getragen, dass sie sich veränderbar innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches zusammen mit der Nabe 62 neigen kann.
• Auf einem Umfangsteil der Taumelscheibe 64 ist eine Mehrzahl von Schuhpaaren 65 in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Der Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 64 ist zwischen jedes Paar der Schuhe 65 so eingeführt, dass sie zwischen dem Paar von Schuhen 65 gleiten kann. Das Paar von Schuhen 65 wird durch Schuhträger 58a getragen, die an den Kolben 58 gebildet sind. Die Paare von Schuhen 65 können auf den inneren Oberflächen der entsprechenden Schuhträger 58a gleiten. Somit ist die Taumelscheibe 64 mit den Kolben 58 über die entsprechenden Paare von Schuhen 65 gekoppelt.
• Mit dem oben erwähnten Aufbau dreht sich auch die Taumelscheibe 64, wenn sich die Hauptwelle 52 dreht. Wenn sich die Taumelscheibe 64 dreht, gleitet die Taumelscheibe 64 zwischen den Paaren von Schuhen 65. Zu dieser Zeit geht jedes Paar von Schuhen 65 vorwärts oder rückwärts gemäß dem Abschnitt der Taumelscheibe 67, der dazwischen vorhanden ist, während es auf der inneren Oberfläche des entsprechenden Schuhträgers 58a gleitet. Der Schuhträger 58a bewegt sich entsprechend der Bewegung des entsprechenden Paares von Schuhen 65 in der axialen Richtung. Somit geht der Kolben 58 innerhalb des entsprechenden Zylinders entlang der axialen Richtung hin und her.
• Die Neigung der gesamten Taumelscheibe 64 wird gemäß dem Druck der Kurbelwellenkammer 41 so gesteuert, dass die Hübe der Kolben 58 ebenfalls gesteuert werden. Zum Steuern des Kurbelwellenkammerdruckes weist der Kompressor 100 variabler Kapazität eine variable Steuerventilanordnung 10 auf. Die variable Steuerventilanordnung 10 ist in einen Hohlraum 44 eingepasst, der in dem Rückgehäuse 59 gebildet ist. Das Rückgehäuse 59 ist auch mit einer ersten bis dritten Passage 71, 72, 73 gebildet. Die erste Passage 71 verbindet den Hohlraum 44 und einen hohlen Abschnitt 45 durch ein Durchgangsloch 57c, das in der Ventilplatte 57 gebildet ist. Der hohle Abschnitt 45 ist in dem Zylinderblock 50 gebildet und an einer Rückseite der Hauptwelle 52 positioniert. Der hohle Abschnitt 45 steht mit der Kurbelwellenkammer 41 durch eine Lücke zwischen der Hauptwelle 52 und dem Radiallager 53 in Verbindung. Somit steht der Hohlraum 44 mit der Kurbelwellenkammer 41 in Verbindung. Die zweite Passage 72 verbindet den Hohlraum 44 und die Ausgabekammer 43. Die dritte Passage 73 verbindet den Hohlraum 44 und die Ansaugkammer 42. Mit der Ausnahme von dem internen Mechanismus der variablen Steuerventilanordnung 10 sind die erste bis dritte Passage 71 bis 73 voneinander durch O-Ringe 11 bis 13 isoliert, die um die variable Steuerventilanordnung 10 gepasst sind.
• Es wird Bezug genommen auf Fig. 2, die variable Steuerventilanordnung 10 weist ein erstes und ein zweites Gehäuse 14, 15 auf. Das erste Gehäuse 14 ist mit einem ersten bis dritten Raum 16, 17, 18 gebildet. Der erste Raum 16 und der dritte Raum 18 sind miteinander durch eine vierte Passage 19 verbunden. Der erste Raum 16 und der zweite Raum 17 werden miteinander durch ein Durchgangsloch 20 verbunden, bevor die variable Steuerventilanordnung 10 hergestellt wird. Das Durchgangsloch 20 ist auf einer Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10 positioniert, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Der zweite Raum 17 und der dritte Raum 18 sind voneinander durch eine Trennplatte 21 mit der Ausnahme eines Durchgangsloches 21a getrennt, das in der Trennplatte 21 gebildet ist und mit dem Durchgangsloch 20 ausgerichtet ist. Die Trennplatte 21 ist an einer ringförmigen Ausnehmung 22 befestigt, die in dem ersten Gehäuse 14 gebildet ist, und zwischen dem zweiten und dem dritten Raum 17, 18 positioniert. Das erste Gehäuse 14 ist auch mit einer ersten und einer zweiten Öffnung 23, 24 versehen, die mit der ersten und der zweiten Passage 71 bzw. 72 verbunden sind. Die erste Öffnung 23 steht mit dem zweiten Raum 17 in Verbindung. Die zweite Öffnung 24 steht mit dem Durchgangsloch 20 des ersten Gehäuses 14 in Verbindung. Bei dieser Ausführungsform weisen ein Pfad, der die Kurbelwellenkammer 41 und die Ansaugkammer 42 verbindet, und ein anderer Pfad, der die Kurbelwellenkammer 41 und die Ausgabekammer 43 verbindet, einen gemeinsamen Teil 45, 57c, 71c, 23, 17 auf, der sich von der Kurbelwellenkammer 41 zu dem zweiten Raum 17 erstreckt, wie aus der folgenden Erläuterung zu verstehen ist.
• Der erste Raum 16 des ersten Gehäuses 14 ist durch ein Einstellteil 25 verschlossen. Das Einstellteil 25 ist eine Abdeckschraube. Das Einstellteil 25 ist mit einer dritten Öffnung 26 gebildet. Die dritte Öffnung 26 ist mit der dritten Passage 73 so verbunden, dass der erste Raum 16 den gleichen Druck wie der Ansaugdruck aufweist. Auf der inneren Oberfläche des Einstellteiles 25 ist ein Ende eines Balgens 27 befestigt. Der Balgen 27 expandiert oder kontrahiert in der Länge als Reaktion auf den Ansaugdruck, so dass das andere Ende des Balgens 27 sich aufwärts oder abwärts entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10 bewegt. Mit anderen Worten, der Balgen 27 dient als ein druckempfindliches Teil, das sich als Reaktion auf den Ansaugdruck bewegt. Die Innenseite des Balgens 27 wird unter Vakuum gehalten, und eine Schraubenfeder 28 ist darin angeordnet. Die Expansionsfähigkeit des Balgens 27 kann durch Schrauben des Einstellteiles 25 eingestellt werden.
• Das andere Ende des Balgens 27 ist mit einem Loch 27a gebildet, in das ein erster Abschnitt 29a eines Stangenteiles 29 eingepasst ist. Der erste Abschnitt 29a ist mit einem zweiten Abschnitt 29b verbunden, der in dem Durchgangsloch 20 gleiten kann. Der zweite Abschnitt 29b des Stangenteiles 29 weist einen Durchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Durchgangsloches 20 auf. Der zweite Abschnitt 29b ist mit einem dritten Abschnitt 29c verbunden, der einen Durchmesser kleiner als der des zweiten Abschnittes 29b aufweist, so dass eine Lücke 20a zwischen den dritten Abschnitt 29c des Stangenteiles 29 und dem Durchgangsloch 20 gebildet ist. Die Lücke 20a ist mit der zweiten Öffnung 24 verbunden.
• Der dritte Abschnitt 29c des Stangenteiles 29 ist mit einem vierten Abschnitt verbunden, der als ein Ventilkörper 29d wirkt. In diesem Zusammenhang, eine Bodenoberfläche des zweiten Raumes 17 dient als ein Ventilsitz 17a. Der Ventilkörper 29d weist einen Durchmesser größer als der des Durchgangsloches 20 auf. Der Ventilkörper 29d und der Ventilsitz 17a stellen ein Ventil 30 dar, wobei der erste bis dritte Abschnitt 29a bis 29c als ein Koppelmittel zum Koppeln einer Bewegung des anderen Endes des Balgens 27 mit der Öffnungsbewegung des Ventiles 30 dient. Der Öffnungsgrad des Ventiles wird ein geschlossener Ventilzustand, wenn der Ventilkörper 29d auf dem Ventilsitz 17 sitzt. Der Öffnungsgrad des Ventiles 30 wird ein maximaler Ventilöffnungszustand, wenn der Ventilkörper 29d von dem Ventilsitz 17a um einen vorbestimmten Abstand entfernt positioniert ist, der durch die Lücke 20a zwischen dem dritten Abschnitt 29c und dem Durchgangsloch 20 bestimmt ist.
• Der Ventilkörper 29d ist mit einem fünften Abschnitt verbunden, der als Verbindungsteil 29e wirkt, das später beschrieben wird. Das Verbindungsteil 29e weist den gleichen Durchmesser wie der des Ventilkörpers 29d in dieser Ausführungsform auf. Das Verbindungsteil 29e erstreckt sich entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10 und ist in dem zweiten Raum 17 positioniert. Das Verbindungsteil 29e verbindet den Ventilkörper 29d mit einem sechsten Abschnitt 29f, der den gleichen Durchmesser wie das Verbindungsteil 29e in dieser Ausführungsform aufweist. Der Durchmesser des sechsten Abschnittes 29f ist kleiner als ein Durchmesser des Durchgangsloches 21a der Trennplatte 21. Der sechste Abschnitt 29f ist durch einen siebten Abschnitt 29g mit einem achten Abschnitt 29h verbunden. Der achte Abschnitt 29h weist einen Durchmesser kleiner als der des sechsten Abschnittes 29f auf. Der siebte Abschnitt 29g weist einen abnehmenden Durchmesser von dem sechsten Abschnitt 29f zu dem achten Abschnitt 29h auf.
• Wie auch in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, stellen der sechste bis achte Abschnitt 29f bis 29h des Stangenteiles 29 und das Durchgangsloch 21a der Trennplatte 21 einen variablen Öffnungsmechanismus 31 dar. Eine Lücke zwischen dem Stangenteil 29 und dem Durchgangsloch 21a stellt eine Öffnung/Mündung/ Drossel 31a in dem variablen Öffnungsmechanismus 31 dar. Mit anderen Worten, die Trennplatte 21 mit dem Durchgangsloch 21a dient als ein fester Abschnitt in dem variablen Öffnungsmechanismus 31, während der sechste bis achte Abschnitt 29f bis 29h des Stangenteiles 29 als ein bewegbarer Abschnitt in dem variablen Öffnungsmechanismus 31 dienen. Der bewegbare Abschnitt 29f bis 29h ist bewegbar in dem Durchgangsloch 21a des festen Abschnittes 21 angeordnet, und die Öffnung 31a ist als die Lücke zwischen dem bewegbaren Abschnitt 29f bis 29h und dem festen Abschnitt 21 definiert.
• Die Öffnung 31a ist in einem maximalen Öffnungszustand, wenn nur der achte Abschnitt 29h des Stangenteiles 29 in dem Durchgangsloch 21a der Trennplatte 21 positioniert ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Öffnung 31a ist in einem minimalen Öffnungszustand, wenn der sechste Abschnitt 29f des Stangenteiles 29 in dem Durchgangsloch 21a der Trennplatte 21 positioniert ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
• Das Verbindungsteil 29e verbindet das Ventil 30 und den variablen Öffnungsmechanismus 31. Das Verbindungsteil 29e verbindet physikalisch den Ventilkörper 29d des Ventiles 30 mit dem bewegbaren Abschnitt 29f bis 29h des variablen Öffnungsmechanismus 31 in ausgerichteter Weise entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10. Wenn der Öffnungsgrad des Ventiles 30 variiert wird, bewegt sich der Ventilkörper 29d aufwärts oder abwärts entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10. Ebenfalls bewegt sich der bewegbare Abschnitt 29f bis 29h des variablen Öffnungsmechanismus 31 aufwärts und abwärts entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10 gemäß eines Bewegungsabstandes des Ventilskörpers 29d wegen des Verbindungsteiles 29e. Die Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 29 ist in dem Fall der Veränderung des Öffnungszustandes des Ventiles 30 von dem geschlossenen Ventilzustand zu dem maximal offenen Ventilzustand die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung des bewegbaren Abschnittes 29f bis 29h in dem Fall der Veränderung des Öffnungsgrades der Öffnung 31a von dem maximal offenen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand. Mit anderen Worten, das Verbindungsteil 29e verbindet eine erste Veränderung mit einer zweiten Veränderung, wobei die erste Veränderung eine Veränderung des Öffnungsgrades des Ventiles 30 von dem geschlossenen Ventilzustand zu dem maximal offenen Ventilzustand ist, während die zweite Veränderung eine Veränderung von dem Öffnungsgrad der Öffnung 31a von dem maximalen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Öffnung 31a in dem maximalen Öffnungszustand, wenn der Ventilkörper 29d auf dem Ventilsitz 17a positioniert ist. Die Öffnung 31a ist in dem minimalen Öffnungszustand, wenn der Ventilkörper 29d um einen vorbestimmten Abstand von dem Ventilsitz 17a entfernt positioniert ist.
• Der achte Abschnitt 29h des Stangenteiles 29 ist mit einem neunten Abschnitt 29i verbunden, der sich nach oben entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10 erstreckt. Bei dieser Ausführungsform weist der neunte Abschnitt 291 den gleichen Durchmesser wie der achte Abschnitt 29h auf. Bei dieser Ausführungsform besteht das Stangenteil 29 aus einem einzelnen integralen Körper. Insbesondere sind der Ventilkörper 29d, das Verbindungsteil 29e und der bewegbare Abschnitt 29f bis 29h einstückig miteinander gebildet.
• Um das obere Ende des ersten Gehäuses 14 herum ist das untere Ende des zweiten Gehäuses 15 gepasst. Das obere Ende des zweiten Gehäuses 15 ist durch ein Deckelteil 32 geschlossen, das aus zwei Teilen 33, 34 bei dieser Ausführungsform zusammengesetzt ist. Das Teil 33 ist aus Harz/Kunststoff hergestellt. Das Deckelteil 32 grenzt ein Loch 35 ab, in das ein Bodenabschnitt eines zylindrischen Teiles 36 eingepasst ist. Das zylindrische Teil 36 ist aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt und erstreckt sich nach unten entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10. In das zylindrische Teil 36 ist ein fester Kern 37 befestigt und eingepasst. Ebenfalls ist ein (Tauch) Kolben 38 in das zylindrische Teil 36 so eingepasst, dass er auf der Innenoberfläche des zylindrischen Teiles 36 gleiten kann. Die Position des festen Kernes 37 ist näher zu dem variablen Öffnungsmechanismus 31 als die Position des Kolbens 38. Der feste Kern 37 weist ein Durchgangsloch 37a auf, in das der neunte Abschnitt 29e des Stangenteiles 29 eingeführt ist. Auf dem Ende des neunten Abschnittes 29i des Stangenteiles 29 ist der Kolben 38 befestigt. Der Kolben 38 nimmt eine Schraubenfeder 39 auf. Ein Ende der Schraubenfeder 39 stößt gegen den Kolben 38, das andere Ende der Schraubenfeder 39 stößt gegen den festen Kern 37. Um das zylindrische Teil 36 ist eine Solenoidspule 40 angeordnet. Die Position der Solenoidspule 40 ist zwischen dem Deckelteil 32 und dem unteren Ende des zweiten Gehäuses 15 und entspricht dem festen Kern 37. Das heißt, die Solenoidspule 40 umgibt den festen Kern 37.
• Der feste Kern 37, der Kolben 38 und die Solenoidspule 40 bilden einen elektrischen Solenoidmechanismus. Die Schraubenfeder 39 öffnet das Ventil 30 vollständig, wenn der elektrische Solenoidmechanismus 37, 38, 40 nicht arbeitet. Wenn ein Benutzer eine Temperatur so wählt, dass der Kompressor 100 variabler Kapazität tätig wird, fließt ein vorbestimmter elektrischer Strom in die Solenoidspule 40, wobei der vorbestimmte elektrische Strom einer Temperaturdifferenz zwischen einer tatsächlichen Temperatur und der gewählten Temperatur entspricht. Der vorbestimmte elektrische Strom erzeugt eine elektromagnetische Kraft als eine vorbestimmte Kraft an dem festen Kern 37. Da die elektromagnetische Kraft eine Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 37 und dem Kolben 38 ist, bewegt sich der Kolben 38 zu dem festen Kern 37 so, dass sich auch das Stangenteil 29 nach unten bewegt. Andererseits übt als Reaktion auf den Ansaugdruck der Kolben 27 eine Kraft auf das Stangenteil 29 derart aus, dass sich das Stangenteil 29 nach oben bewegt. Die vorbestimmte Kraft ist eine umgekehrte Kraft einer Kraft, die durch den Balgen 27 Erzeugt wird, wenn der Ansaugdruck ein vorbestimmter Ansaugdruck ist. Wenn der Ansaugdruck kleiner als der vorbestimmte Ansaugdruck wird, wird das Stangenteil 29 zum Bewegen nach oben durch den Balgen 27 so gedrückt, dass sich das Ventil 30 öffnet und die Öffnung 31a kleiner wird. Wenn der Ansaugdruck nicht kleiner als der vorbestimmte Ansaugdruck ist, zwingt der elektrische Solenoidmechanismus das Ventil 30 zum Schließen, so dass die Öffnung 31a in dem maximalen Öffnungszustand ist.
• Wie aus dem oben beschriebenen Betrieb zu sehen ist, dient der elektrische Solenoidmechanismus als ein Vorspannmechanismus, der das Ventil 30 zu dem geschlossenen Ventilzustand vorspannt, indem die vorbestimmte Kraft auf das Stangenteil 29 ausgeübt wird. Das Ventil 30 agiert auf den Ansaugdruck, während der Betriebspunkt des Ventiles 30 der vorbestimmte Ansaugdruck ist, der durch den elektrischen Solenoidmechanismus als das Vorspannmittel vorgesehen wird.
• Bei dieser Ausführungsform weist das Durchgangsloch 37a des festen Kernes 37 einen Durchmesser größer als der Durchmesser des neunten Abschnittes 29i des Stangenteiles 29 auf. Wenn sich der Kolben 38 nach oben oder nach unten innerhalb des zylindrischen Teiles 36 bewegt, berührt daher der neunte Abschnitt 29i des Stangenteiles 29 nicht den festen Kern 37. Auch der sechste bis achte Abschnitt 29f bis 29h des Stangenteiles 29 berühren nicht die Trennplatte 21 bei dieser Ausführungsform. Mit diesem Aufbau kann sich das Stangenteil 29 glatt entweder aufwärts oder abwärts entlang der Zentralachse der variablen Steuerventilanordnung 10 so bewegen, dass das Ventil 30 und der variable Öffnungsmechanismus 31 wirksam und effektiv auf den Ansaugdruck reagieren können.
• Bei dem oben erwähnten Aufbau ist das Ventil 30 geschlossen, bis der Ansaugdruck kleiner als der vorbestimmte Ansaugdruck wird. Während des geschlossenen Ventilzustandes ist die Öffnung 31a in dem maximalen Öffnungszustand, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Daher wird Gas von der Kurbelwellenkammer 41 zu der Ansaugkammer 42 durch die Öffnung 31a so eingeführt, dass der Kurbelwellenkammerdruck schnell absinkt, während der Ansaugdruck schnell groß wird. Als Resultat wird die Neigung der Taumelscheibe 64 schnell groß.
• Wenn andererseits der Ansaugdruck kleiner als der vorbestimmte Ansaugdruck wird, erzeugt der Balgen 27 eine Kraft größer als die elektromagnetische Kraft des elektrischen Solenoidmechanismus und übt die erzeugte Kraft auf das Stangenteil 29 aus. Daher öffnet sich das Ventil 30, und Gas wird von der Ausgabekammer 43 zu der Kurbelwellenkammer 41 eingegeben. Zu der Zeit ist die Öffnung 31a in dem minimalen Öffnungszustand, wie in Fig. 4 gezeigt ist, so dass schnell ein großer Druckunterschied zwischen dem Kurbelwellenkammerdruck und dem Ansaugdruck erzielt werden kann. Der große Druckunterschied macht die Neigung der Taumelscheibe 64 klein. Somit wird der Kurbelwellenkammerdruck schnell durch die variable Steuerventilanordnung 10, d. h. das Ventil 30 und den variablen Öffnungsmechanismus 31 gesteuert.
• Bei der oben erwähnten Ausführungsform wird der Balgen 27 als das druckempfindliche Teil benutzt. Das druckempfindliche Teil ist nicht darauf begrenzt, sondern es kann ein Diaphragma oder ein anderes Teil sein, das eine ähnliche Funktion zur Verfügung stellt.
• Es wird Bezug genommen auf Fig. 5 bis 7, eine variable Steuerventilanordnung 10' gemäß einer zweiten Ausführungsform weist einen ähnlichen Aufbau wie die variable Steuerventilanordnung 10 der ersten Ausführungsform auf. Obwohl die variable Steuerventilanordnung 10 der ersten Ausführungsform auf den Ansaugdruck reagiert, reagiert die variable Steuerventilanordnung 10' dieser Ausführungsform auf den Kurbelwellenkammerdruck. Genauer, das Ventil 30 und der variable Öffnungsmechanismus 31' reagieren auf den Kurbelwellenkammerdruck bei dieser Ausführungsform. Der elektrische Solenoidmechanismus 37, 38, 40 spannt das Ventil 30 zu dem geschlossenen Ventilzustand vor durch Ausüben einer vorbestimmten Kraft auf das Ventil 30, die einem vorbestimmten Kurbelwellenkammerdruck entspricht.
• Ein Stangenteil 29' unterscheidet sich von dem Stangenteil 29 der ersten Ausführungsform in Abschnitten 29e1, 29e2, 29f' bis 29h', die ein Verbindungsteil und einen bewegbaren Abschnitt des variablen Öffnungsmechanismus 31' darstellen. Genauer, das Verbindungsteil ist aus zwei Teilen 29e1, 29e2 bei dieser Ausführungsform zusammengesetzt, und die Abschnitte 29f' bis 29h' dienen als bewegbare Abschnitt des variablen Öffnungsmechanismus 31'. Das Ventil 30 und der variable Öffnungsmechanismus 31' sind miteinander durch das Verbindungsteil verbunden, das aus den Teilen 29e1, 29e2 besteht. Das Teil 29e1 weist den gleichen Durchmesser wie der Ventilkörper 29d auf, während das Teil 29e2 einen zunehmenden Durchmesser von dem Teil 29e1 zu dem bewegbaren Abschnitt 29f' bis 29h' des variablen Öffnungsmechanismus 31' aufweist. Obwohl die strukturelle Beziehung zwischen den Abschnitten 29f', 29g', 29h' die gleiche Beziehung wie zwischen den Abschnitten 29f, 29g, 29h der ersten Ausführungsform ist, weist der Abschnitt 29h' einen Durchmesser größer als der des Ventilkörpers 29d auf. Eine Öffnung/Mündung/Drossel 31a' in dem variablen Öffnungsmechanismus 31' ist als eine Lücke zwischen dem bewegbaren Abschnitt 29f' bis 29h' und dem Durchgangsloch 21a definiert.
• Zum Benutzen der variablen Steuerventilanordnung 10' wird der Kompressor 100 variabler Kapazität so modifiziert, dass die erste und dritte Passsage 71 und 73 mit Öffnungen 26' bzw. 23' verbunden sind. Die zweite Passage 72 wird nicht modifiziert. Die Öffnung 26' steht mit dem ersten Raum 16 so in Verbindung, dass der erste Raum 16 den Kurbelwellenkammerdruck bei dieser Ausführungsform enthält. Der Balgen 17 reagiert auf den Kurbelwellenkammerdruck anstelle des Ansaugdruckes. Der zweite Raum 17 ist durch eine Passage 19' mit dem ersten Raum 16 verbunden. Die Öffnung 23' steht mit dem dritten Raum 18 so in Verbindung, dass der dritte Raum 18 den Ansaugdruck enthält.
• Mit dem oben erwähnten Aufbau ist das Ventil 30 geschlossen, bis der Kurbelwellenkammerdruck kleiner als der vorbestimmte Kurbelwellenkammerdruck wird. Während des geschlossenen Ventilzustandes ist die Öffnung 31a' in dem maximalen Öffnungszustand, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Daher wird Gas von der Kurbelwellenkammer 41 zu der Ansaugkammer 42 durch die Öffnung 31a' so eingeführt, dass der Kurbelwellenkammerdruck schnell niedrig wird, während der Ansaugdruck schnell groß wird. Als Resultat wird die Neigung der Taumelscheibe 24 schnell groß.
• Wenn andererseits der Kurbelwellenkammerdruck niedriger als der vorbestimmte Kurbelwellenkammerdruck wird, erzeugt der Balgen 27 eine Kraft größer als die elektromagnetische Kraft des elektrischen Solenoidmechanismus 37, 38, 40 und übt die erzeugte Kraft auf das Stangenteil 29' aus. Daher öffnet sich das Ventil 30, und Gas wird von der Ausgabekammer 43 in die Kurbelwellenkammer 41 eingeführt. Zu dieser Zeit ist die Öffnung 31a' in dem minimalen Öffnungszustand, wie in Fig. 7 gezeigt ist, so dass der große Druckunterschied zwischen dem Kurbelwellenkammerdruck und dem Ansaugdruck schnell erzielt werden kann. Der große Druckunterschied macht die Neigung der Taumelscheibe 64 klein. Somit wird der Kurbelwellenkammerdruck schnell durch das Ventil 30 und den variablen Öffnungsmechanismus 31' gesteuert.

Claims (11)

1. Kompressor variabler Kapazität (100) mit:
einer Ansaugkammer (42) mit einem Ansaugdruck;
einer Ausgabekammer (43) mit einem Ausgabedruck;
einer Kurbelwellenkammer (41) mit einem Kurbelwellenkammerdruck;
einem ersten Pfad (45, 57c, 71, 23, 17, 20, 24, 72), der die Kurbelwellenkammer (41) und die Ausgabekammer (43) verbindet;
einer variablen Steuerventilanordnung (10), die ein Ventil (20) aufweist, das in dem ersten Pfad (45, 57c, 71, 23, 17, 20, 24, 72) angeordnet ist und den Kurbelwellenkammerdruck durch Verändern des Öffnungsgrades des Ventiles (30) zwischen einem geschlossenen Ventilzustand und einem maximal offenen Ventilzustand steuert;
einem zweiten Pfad (45, 57c, 71, 23, 17, 21a, 18, 19, 16, 26, 73), der die Kurbelwellenkammer (41) und die Ansaugkammer (42) verbindet;
einem variablen Öffnungsmechanismus (31),
der eine Öffnung (31a) aufweist, die in dem zweiten Pfad (45, 57c, 71, 23, 17, 21a, 18, 19, 16, 26, 73) angeordnet ist und einen Gasstrom von der Kurbelwellenkammer (41) zu der Ansaugkammer (42) durch Verändern eines Öffnungsgrades der Öffnung (31a) zwischen einem minimalen Öffnungszustand und einem maximalen Öffnungszustand steuert; und
einem Verbindungsmittel (29e) zwischen dem Ventil (30) und dem variablen Öffnungsmechanismus (31),
wobei das Verbindungsmittel (29e) eine erste Veränderung mit einer zweiten Veränderung verknüpft,
wobei die erste Veränderung eine Veränderung des Öffnungsgrades der Öffnung (31a) von dem maximalen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand ist und die zweite Veränderung eine Veränderung des Öffnungsgrades des Ventiles (30) von dem geschlossenen Ventil zu dem maximal offenen Ventilzustand ist.

2. Kompressor (100) nach Anspruch 1,
bei dem das Ventil (30) einen Ventilkörper (29d) und einen Ventilsitz (17a) aufweist;
der Ventilsitz (17a) mit einem ersten Durchgangsloch (20) versehen ist, das einen Teil des ersten Pfades (45, 57c, 71, 23, 17, 20, 24, 72) darstellt;
der Öffnungszustand des Ventiles (30) in dem geschlossenen Ventilzustand ist, wenn der Ventilkörper (29d) auf dem Ventilsitz (17a) positioniert ist zum Schließen des ersten Durchgangsloches (20);
der Öffnungszustand des Ventiles (30) in dem maximalen Ventilöffnungszustand ist, wenn der Ventilkörper (29d) von dem Ventilsitz (17a) um einen vorbestimmten Abstand entfernt positioniert ist;
der variable Öffnungsmechanismus (31) einen festen Abschnitt (21) und einen bewegbaren Abschnitt (29f-29h) aufweist;
der feste Abschnitt (21) mit einem zweiten Durchgangsloch (21a) versehen ist, das einen Teil des zweiten Pfades (45, 57c, 71, 23, 17, 21a, 18, 19, 16, 26, 73) darstellt;
der bewegbare Abschnitt (29f-29h) bewegbar in dem zweiten Durchgangsloch (21a) angeordnet ist;
der feste Abschnitt (21) und der bewegbare Abschnitt (29f-29h) die Öffnung (31a) als eine Lücke dazwischen so definieren, dass die Öffnung (31a) als Reaktion auf eine Bewegung des bewegbaren Teiles (29f-29h) veränderbar ist; und
das Verbindungsmittel (29e) den Ventilkörper (29d) mit dem bewegbaren Abschnitt (29f-29h) so koppelt, dass, wenn sich der Öffnungsgrad des Ventiles (30) von dem geschlossenen Ventilzustand zu dem maximalen offenen Ventilzustand ändert, der Öffnungsgrad der Öffnung (31a) sich von dem maximalen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand ändert.

3. Kompressor (100) nach Anspruch 2, bei dem eine Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (29d) in dem Falle der Veränderung des Öffnungsgrades des Ventiles (30) von dem geschlossenen Ventilzustand zu dem maximalen offenen Ventilzustand die gleiche Richtung ist wie die Bewegungsrichtung des bewegbaren Abschnittes (29f-29h) in dem Fall des Veränderns des Öffnungsgrades der Öffnung (31a) von dem maximalen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand.

4. Kompressor (100) nach Anspruch 2 oder 3,
bei dem das Verbindungsmittel (29e) und der variable Öffnungsmechanismus (31) in der variablen Steuerventilanordnung (10) enthalten sind; und
das Verbindungsmittel (29e) den Ventilkörper (29d) mit dem bewegbaren Abschnitt (29f-29h) in einer ausgerichteten Weise entlang einer vorbestimmten Richtung so verbindet, dass, wenn der bewegbare Abschnitt (29f-29h) um den vorbestimmten Abstand in der vorbestimmten Richtung bewegt wird, der Öffnungszustand der Öffnung (31a) sich von dem maximalen Öffnungszustand zu dem minimalen Öffnungszustand ändert.

5. Kompressor (100) nach Anspruch 4,
bei dem die variable Steuerventilanordnung (10) einen Raum (17) aufweist, in dem das Verbindungsmittel (29e) angeordnet ist; und
der erste Pfad (45, 57c, 71, 23, 17, 20, 24, 72) und der zweite Pfad (45, 57c, 71, 23, 17, 21a, 18, 19, 16, 26, 73) einen gemeinsamen Teil (45, 57c, 71, 23, 17) aufweisen, der sich von der Kurbelwellenkammer (41) zu dem Raum (17) erstreckt.

6. Kompressor (100) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Verbindungsmittel (29e) sich in der vorbestimmten Richtung erstreckt und einstückig mit dem Ventilkörper (29d) und dem bewegbaren Abschnitt (29f-29h) gebildet ist.

7. Kompressor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die variable Steuerventilanordnung (10) aufweist:
ein druckempfindliches Teil (27), das mit der Ansaugkammer (42) verbunden ist und sich als Reaktion auf den Ansaugdruck bewegt; und
ein Kopplungsmittel (29a-29c) zum Koppeln einer Bewegung des druckempfindlichen Teiles (27) zu einer Öffnungsbewegung des Ventiles (30) so, dass das Ventil (30) und der variable Öffnungsmechanismus (31) auf den Ansaugdruck reagieren.

8. Kompressor (100) nach Anspruch 7,
bei dem die variable Steuerventilanordnung (10) weiter ein Vorspannungsmittel (37, 38, 40) aufweist; und
dass Vorspannungsmittel (37, 38, 40) mit dem Ventil (30) verbunden ist und einen Betriebspunkt des Ventiles (30) auf einen vorbestimmten Ansaugdruck einstellt.

9. Kompressor (100) nach Anspruch 8,
bei dem das Vorspannungsmittel (37, 38, 40) einen elektrischen Solenoidmechanismus (37, 38, 40) aufweist;
der elektrische Solenoidmechanismus (37, 38, 40) mit dem Ventil (30) verbunden ist und eine vorbestimmte Kraft für das Ventil (30) als Reaktion auf einen vorbestimmten elektrischen Strom vorsieht; der vorbestimmte elektrische Strom einer Temperaturdifferenz zwischen einer tatsächlichen Temperatur und einer gewählten Temperatur, die ein Benutzer wählt, so dass der Kompressor variabler Kapazität betätigt wird, entspricht; und
die vorbestimmte Kraft eine Größe aufweist, durch die das Ventil (30) in den geschlossenen Ventilzustand gezwungen wird, wenn der Ansaugdruck nicht kleiner als der vorbestimmte Ansaugdruck ist.

10. Kompressor (100) nach Anspruch 9, bei dem die variable Steuerventilanordnung (10) weiter eine Feder (39) zum Öffnen des Ventiles (30), wenn der elektrische Solenoidmechanismus (37, 38, 40) nicht arbeitet, aufweist.

11. Kompressor (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das druckempfindliche Teil (27) mit der Kurbelwellenkammer (41) anstatt der Ansaugkammer (42) verbunden ist; und der Ansaugdruck und der vorbestimmte Ansaugdruck durch den Kurbelwellenkammerdruck bzw. einen vorbestimmten Kurbelwellenkammerdruck ersetzt sind.