-
TECHNISCHES FELD DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor,
der in Klimaanlagensystemen für Fahrzeuge, etc., verwendet
wird.
-
STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG
-
Ein
Kompressor zum Komprimieren von Kältemittelgas ist in einen
Kühlkreislauf integriert, der in einem Klimaanlagensystem
für Fahrzeuge, etc., verwendet wird. Zum Beispiel werden
durch Einteilung in einem bekannten verstellbaren Taumelscheibenkompressor
Zylinderbohrungen, eine Kurbelkammer, eine Ansaugkammer und eine
Auslasskammer ausgebildet, und ein Kolben ist hin-und-her bewegbar
in jeder Zylinderbohrung vorhanden. Eine Antriebswelle, die von
einem Gehäuse drehbar gelagert wird, wird durch eine externe
Antriebsquelle angetrieben, eine Taumelscheibe wird in einem Zustand
gelagert, in der sie synchron drehbar und relativ zu der Antriebswelle
neigbar ist, und damit sind die Taumelscheibe, Schuhe, etc., so
in Eingriff, dass den Kolben in einem Zustand gefolgt wird, in dem
in eine Hin-und-Her Bewegung konvertiert wird. In solch einem Kompressor
wird der Druck in der Kurbelkammer unter Verwendung eines Verdrängungssteuerventils
gesteuert, und die Auslassmenge aus den Zylinderbohrungen in die
Auslasskammer aufgrund der Hin-und-Her Bewegung der Kolben, kann basierend auf
dem Neigungswinkel der Taumelscheibe verändert werden.
-
Als
Kompressoren gibt es einen Kompressor, der eine elektromagnetische
Kupplung verwendet, und einen sogenannten kupplungslosen Kompressor,
der, ohne eine zwischengeschaltete elektromagnetische Kupplung,
direkt mit einem Motor verbunden ist, und an den immer Kraft übertragen
wird. In solch einem kupplungslosen, verstellbaren Taumelscheibenkompressor
wird so konstruiert, dass man in der Lage ist, den minimalen Neigungswinkel der
Taumelscheibe aufrecht zu erhalten, so dass die Taumelscheibe, die
relativ zu einer Antriebswelle neigbar ist, die direkt mit einer
externen Antriebsquelle verbunden ist, eine kleine Auslassmenge
erzeugen kann. Daher wird es in solch einem Kompressor möglich,
durch das Verbundensein mit einer Antriebsquelle, wie einem Motor,
ohne eine elektromagnetische Kupplung einzufügen, während
eine Gewichtsreduzierung, etc., realisiert werden kann, einen Leistungsverbrauch
des Motors deutlich zu reduzieren.
-
In
dem herkömmlichen Kompressor wird es jedoch ein Thema,
wie der Leistungsverbrauch der externen Antriebsquelle reduziert
wird, im Falle einer Einfügung einer elektromagnetischen
Kupplung, wenn die elektromagnetische Kupplung in einem Zustand
zum Übertragen der Antriebskraft einer externen Antriebsquelle
gehalten wird, während die externe Antriebsquelle angetrieben
wird, und im Falle eines kupplungslosen Typs, wenn eine externe
Antriebsquelle in einem angetriebenen Zustand gehalten wird, wenn
die Kühlfunktion durch eine externe Anfrage gestoppt wird,
wie in einem Fall, in dem ein Betriebsschalter für ein
Klimaanlagensystem für Fahrzeuge ausgeschaltet wird.
-
Wie
zuvor erwähnt hängt die Steuerung der Verdrängung
für eine Ausgabemenge eines Kompressors nämlich
im Allgemeinen von der Steuerung des Drucks in einer Kurbelkammer
(Pc) unter Verwendung eines Verdrängungssteuerventils,
ab. Konkret wird der Neigungswinkel einer Taumelscheibe durch Erhöhen
eines Kurbelkammerdrucks (Pc), durch Einbringen eines Auslassdrucks
(Pd) auf einer Hochdruckseite einer Auslasskammer in die Kurbelkammer,
verringert. Andererseits erhöht sich der Taumelscheibenneigungswinkel,
und durch Verringern des Kurbelkammerdrucks (Pc), durch Einbringen
des Kältegases in der Kurbelkammer in eine Ansaugkammer,
bei einem Ansaugdruck (Ps) mit einem geringen Druck, erhöht
sich die Verdrängung der Auslassmenge. In solch einer Struktur
wird es unverzichtbar, dass die Taumelscheibe von dem minimalen
Neigungswinkel zu einer Seite eines maximalen Neigungswinkels (in
einer Richtung zum Erhöhen des Neigungswinkels) geneigt
werden kann, wenn der Kurbelkammerdruck (Pc) verringert wird, damit
die Taumelscheibe aus einem Zustand eines minimalen Neigungswinkels
in einen Winkel in einer Richtung zur Erhöhung des Neigungswinkels
ihren Winkel zurückkehren kann.
-
In
dem herkömmlichen Kompressor wird der Kompressionsbetrieb
im Wesentlichen nicht in solch einer minimalen Neigungswinkelposition
durchgeführt, und eine Ausstoßgegenkraft kann
nicht erhalten werden, und damit wird die Winkelrückstellung der
Taumelscheibe nicht sichergestellt, wenn versucht wird, dass der
minimale Neigungswinkel nahe 0° gesetzt wird, um einen
größeren Bereich zur Verdrängungssteuerung
und eine Reduzierung von Leistungsverbrauch zum Zeitpunkt einer
abgeschalteten Klimaanlage zu erreichen. Daher wird in Patentdokument
1 vorgeschlagen, eine Rückstellfeder vorzusehen, die, zum
Sicherstellen der winkelmäßigen Rückstellung
der Taumelscheibe, die Taumelscheibe von dem minimalen Neigungswinkel
in eine Richtung zum Erhöhen des Neigungs winkels drängt.
Dadurch ist es möglich, sowohl einen weiteren Bereich zur maximalen
Verdrängungssteuerung als auch eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs
zu erreichen, durch Setzen des minimalen Neigungswinkels der Taumelscheibe
auf einen Winkel, der geringer ist als ein Grenzwinkel, bei dem
die Winkelrückstellung aufgrund der Ausstoßreaktionskraft
nicht sichergestellt werden kann.
-
Des
Weiteren wird in Patentdokument 2 vorgeschlagen, eine Drängkraft
in einer Richtung zum Verringern des Neigungswinkels der Taumelscheibe anzulegen,
unter Verwendung einer Neigungswinkelverringerungsfeder, um den
Kompressor aus einem Zustand geringer Verdrängung, zu einem
Zeitpunkt des Wiederstartens des Kompressors, in Gang zu bringen.
Dadurch kann eine Erschütterung, durch Einkuppeln zum Zeitpunkt
des Wiederstartens, und ein Lärm verringert werden. Dies
wird angewendet, um Probleme zu lösen, dass, wenn aus einer
großen Verdrängung gestartet wird, die oben beschriebene Erschütterung
auftritt und sich der Lärm erhöht, und einem Fahrgast
nicht nur ein unangenehmes Gefühl vermittelt wird, sondern
auch die Lebensdauer der Kupplung verringert wird.
-
In
diesen Kompressoren ist es notwendig, die minimale Verdrängung
(minimaler Neigungswinkel) mit einer hohen Genauigkeit einzustellen,
da die Verringerung des Leistungsverbrauchs zu einem Zeitpunkt von
minimaler Verdrängung und die Reduzierung der Erschütterung
aufgrund des Einkuppelns und des Lärms während
dem Sicherstellen der Winkelrückstellung der Taumelscheibe
aufgrund einer Ausstoßreaktionskraft zu gegensätzlichen
Anforderungen bezüglich der Richtung werden, in der eine Kraft
zum Verändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe an
die Taumelscheibe gegeben werden soll, um beide Anforderungen zu
erfüllen. Daher gibt es eine Befürchtung, dass
ein Problem auftreten könnte, dass die Herstellung davon
schwierig werden kann, und dass die Kosten zur Herstellung hoch
werden können.
-
Aufgrund
dieses Problems wird, um die Herstellung zu ermöglichen
und die oben beschriebenen Anforderungen zu erfüllen, in
Patentdokument 3, vorgeschlagen, ein Moment einer Drehbewegung hinzuzufügen,
um in einer Richtung zum Erhöhen des Neigungswinkels, was
die Drehung der Taumelscheibe begleitet, hin zu einem Kompressor
zu wirken, in dem die Gleichgewichtsposition zwischen der Drängkraft der
Taumelscheibenneigungswinkel-Reduzierungsfeder und der Drängkraft
der Rückstellfeder größer gesetzt ist
als der Grenzwinkel. Dadurch kann eine Reduktion sowohl der Erschütterung
aufgrund des Einkuppelns, als auch des Lärms erreicht werden, während
der Leistungsverbrauch zu einem Zeitpunkt minimaler Verdrängung
reduziert wird und die Winkelrückstellung der Taumelscheibe
aufgrund einer Ausstoßreaktionskraft sichergestellt ist,
und es wird unnötig, die minimale Verdrängung
(minimaler Neigungswinkel) so exakt einzustellen, und eine Herstellung
zu niedrigen Kosten kann realisiert werden.
- Patentdokument
1: JP-A-61-261681
- Patentdokument 2: JP-A-62-055478
- Patentdokument 3: Japanisches
Patent 3,856,281
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Probleme, die mit der Erfindung gelöst
werden sollen
-
Wenn
jedoch, im Fall der Struktur des oben beschriebenen Patentdokuments
3, die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Kompressors zeitweise zu
einem Zeitpunkt eines ausgeschalteten Systems durch eine rasche
Beschleunigung eines Fahrzeugs und Ähnlichem erhöht
wird, wirkt das Trägheitsmo ment, das zu dieser Zeit rasch
erhöht wurde, auf die Taumelscheibe, und wodurch der Neigungswinkel stärker
erhöht wird als zu der Gleichgewichtsposition, was den
oben beschriebenen Grenzwinkel überschreitet, und ein größerer
Kompressionsbetrieb kann verursacht werden. Zu diesem Zeitpunkt
wird jedoch das Verdrängungssteuerventil in einer Richtung
zum Einbringen des Drucks in der Auslasskammer in die Kurbelkammer
und zum Erhöhen des Drucks in der Kurbelkammer gesteuert,
da das Klimaanlagensystem ausgeschaltet ist, und der Neigungswinkel
der Taumelscheibe wird verringert. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe
erhöht sich durch die Rückstellfeder und das Trägheitsmoment wieder,
da sich der Druck in der Auslasskammer durch diese Verringerung
des Neigungswinkels verringert, abhängig von der Steuerung
durch das oben beschriebene Verdrängungssteuerventil, wenn
ein Druck, der ausreichend ist, um den Taumelscheibenneigungswinkel
zu reduzieren und den Winkel beizubehalten, nicht erreicht werden
kann. Durch Wiederholen dieser Betriebesvorgänge in der
Richtung der Verringerung des Taumelscheibenneigungswinkels und
in der Richtung der Erhöhung des Taumelscheibenneigungswinkels,
tritt eine wiederholte Schwankung des Kompressionszustands in einem
kleinen Verdrängungsbereich auf, und ein Rückgang
der Antreibbarkeit, die der Erhöhung und der Schwankung des
Leistungsverbrauchs zugeschrieben wird, wird verursacht.
-
Entsprechend
ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor
zur Verfügung zu stellen, der einen stabilen Betrieb bei
minimalem Neigungswinkel aufrecht erhalten kann und der eine Winkelrückstellung
der Taumelscheibe wie benötigt sicherstellen kann, um den oben
beschriebenen Rückgang der Antreibbarkeit aufgrund von
wiederholten Schwankungen eines Kompressionszustands zu verhindern,
und einen Leistungsverbrauch zu verringern.
-
Mittel zum Lösen
des Problems
-
Um
die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende
Erfindung einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor vor, in dem
Kolben, die in Zylinderbohrungen enthalten sind, einer Taumelscheibe
folgen, die in einem Zustand gelagert wird, in dem es möglich
ist, synchron gedreht und relativ zu einer Antriebswelle geneigt
zu werden, welche in einer Kurbelkammer in einem Zustand vorgesehen
ist, in dem eine Hin-und-Her Bewegung konvertiert wird, und ein
Neigungswinkel der Taumelscheibe und ein Kolbenhub durch Steuern
eines Drucks in der Kurbelkammer kann verändert werden, und
der Kompressor ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor eine
Rückstellfeder zum Drängen der Taumelscheibe in
eine Richtung eines Erhöhens des Neigungswinkels hat, und
eine Neigungswinkelverringerungsfeder, zum Drängen der
Taumelscheibe in eine Richtung zur Verringerung des Neigungswinkels
hat, wobei ein Gleichgewichtspunkt zwischen der Rückstellfeder
und der Neigungswinkelverringerungsfeder, wenn eine Drehung des
Kompressors gestoppt wird, auf einen Winkel eingestellt wird, der,
hinsichtlich des Taumelscheibenneigungswinkel, größer
oder gleich einem Grenzwinkel ist, bei dem eine Ausstoßgegenkraft
eine Winkelrückstellung der Taumelscheibe in der Richtung
des Erhöhens des Taumelscheibenneigungswinkels sicherstellen
kann, und die Summe eines Moments, das den Taumelscheibenneigungswinkel
erhöht und durch Hin-und-Herbewegen der Kolben, etc., erzeugt wird,
wenn der Kompressor gedreht wird, und eines Moments, das den Taumelscheibenneigungswinkel verringert
und durch eine Massenverteilung der Taumelscheibe erzeugt wird,
die eine Drehung der Taumelscheibe begleitet, wird so eingestellt,
dass die Summe der Momente in die Richtung der Verringerung des
Taumelscheibenneigungswinkels gerichtet ist, wenn der Taumelscheibenneigungswinkel
in einem Bereich ist, der kleiner oder gleich dem Grenzwinkel ist,
und so, dass die Summe der Momente in die Richtung eines ansteigenden
Taumelscheibenneigungswinkels gerichtet ist, wenn der Taumelscheibenneigungswinkel
in einem Bereich ist, der den Grenzwinkel überschritten
hat.
-
In
dem herkömmlichen Kompressor wird nämlich in dem
Fall, in dem ein Aufbau angewendet wird, in dem zu einem Zeitpunkt
einer Drehung des Kompressors ein Moment auf eine Taumelscheibe ausgeübt
wird, die Taumelscheibe nur in einer Richtung des Erhöhens
des Neigungswinkels wirkt, in der vorliegenden Erfindung wird aber,
unter Bezugnahme des Grenzwinkels, bei dem eine Ausstoßgegenkraft
eine Winkelrückstellung der Taumelscheibe in der Richtung
des Erhöhens des Taumelscheibenneigungswinkels sichergestellt
wird, standardmäßig die Summe von zwei Momenten
als das Moment, das auf die Taumelscheibe in der Richtung der Verringerung des
Taumelscheibenneigungswinkels wirkt, wenn der Taumelscheibenneigungswinkel
in einem Bereich ist, der kleiner oder gleich dem Grenzwinkel ist,
und in der Richtung der Erhöhung des Taumelscheibenneigungswinkels
wirkt, wenn der Taumelscheibenneigungswinkel in einem Bereich ist,
der den Grenzwinkel überschreitet, nämlich die
Summe eines Moments zum Erhöhen des Taumelscheibenneigungswinkels,
das durch Hin-und-Herbewegen der Kolben, etc., erzeugt wird und
eines Moments zum Verringern des Taumelscheibenneigungswinkels,
das durch eine Massenverteilung der Taumelscheibe selbst, die eine
Drehung der Taumelscheibe begleitet, erzeugt wird.
-
Solch
ein verstellbarer Taumelscheibenkompressor gemäß der
vorliegenden Erfindung ist geeignet, um in einem Kühlkreislauf
in einem Klimaanlagensystem verwendet zu werden, insbesondere für einen
Kühlkreislauf in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge.
-
In
solch einem verstellbaren Taumelscheibenkompressor muss der Neigungswinkel
der Taumelscheibe bei einem minimalen Neigungswinkel gehalten werden,
der kleiner oder gleich dem Grenzwinkel ist, wenn der Kompressor
durch eine externe Antriebsquelle angetrieben wird und das Klimaanlagensystem
ausgeschaltet ist, aber der Taumelscheibenneigungswinkel wird trotzdem
an einer Schwankung in einer Richtung eines Erhöhens des
Neigungswinkels gehindert, selbst wenn die Drehzahl zu dem Zeitpunkt
ansteigt, da das Trägheitsmoment, das mit dem Ansteigen
der Drehzahl ansteigt, in eine Richtung einer Verringerung des Taumelscheibenneigungswinkels
wirkt, und daher wird er sicher bei dem minimalen Neigungswinkel
gehalten. In einem Fall, in dem der minimale Taumelscheibenneigungswinkel nicht
ganz Null Grad beträgt, wird, auch wenn eine geringe Flussrate
von Auslasskältemittel erzeugt wird, durch Erhalten des
Neigungswinkels bei dem vorbestimmten minimalen Neigungswinkel ohne Schwankungen
die geringe Flussrate von Kältemittel von dem Kompressor
nahezu konstant, und ein Ansteigen des Auslassdrucks kann unterdrückt
werden. Daher wird ein kontinuierlicher lastfreier Betrieb bei einem
Neigungswinkel nahe Null Grad möglich, bei dem im Wesentlichen
kein Kompressionsbetrieb vorherrscht, selbst zu dem Zeitpunkt einer
hohen Drehzahl.
-
Um
diesen Betrieb beispielsweise zum Zeitpunkt eines ausgeschalteten
Klimaanlagensystems besser sicherzustellen, wird es bevorzugt, eine Struktur
anzuwenden, die einen internen Umlaufpfad zur Verbindung zwischen
einer Auslasskammer und der Kurbelkammer des Kompressors oder zwischen der
Kurbelkammer und einer Ansaugkammer des Kompressors hat, und zum
internen Zirkulieren von Gas, das einer Kompressionsfunktion dient,
die schwach ausgeführt wird. Solch ein interner Umlaufpfad
kann durch erzwungenes Verbinden zwischen vorbestimmten Kammern
ausgebildet werden, ohne einen neuen Umlauf pfad auszubilden, durch
Steuern eines Verdrängungssteuerventils, das bereits an
einem Pfad vorgesehen ist, welcher mit dem Verdrängungssteuerventil
vorgesehen ist, nämlich an einem Verbindungspfad zwischen
der Auslasskammer und der Kurbelkammer, oder einem Verbindungspfad
zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer.
-
Durch
Vorsehen solch eines internen Umlaufpfads muss das oben beschriebene
Auslasskältemittel mit geringer Flussrate zu einem Zeitpunkt
sicher intern zirkulieren, zu dem es bei dem minimalen Neigungswinkel
gehalten wird, wodurch ein Ansteigen des Auslassdrucks unterdrückt
wird. Daher wird selbst zu dem Zeitpunkt mit hoher Umdrehungszahl ein
kontinuierlicher, lastfreier Betrieb bei einem Neigungswinkel nahe
Null Grad sicherer möglich, zu dem im Wesentlichen kein
Kompressionsbetrieb vorherrscht. Des Weiteren kann ein Schließen
des oben beschriebenen internen Umlaufpfads und ein Rückstellen
des Winkels in der Richtung der Erhöhung des Taumelscheibenneigungswinkels
aufgrund einer Ausstoßgegenkraft, die einen Kompressionsbetrieb begleitet,
durchgeführt werden, wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet
ist. Insbesondere kann in einem Fall, in dem das verwendete Kältemittel
in dem Kühlkreislauf Kohlendioxid ist, diese Schließsteuerung
des internen Umlaufpfads besonders effektiv werden, da ein Ansteigen
eines Drucks auf einer Hochdruckseite, das einem Kompressionsbetrieb
zugeschrieben wird, leicht verursacht werden kann.
-
Auch
wenn dieser verstellbare Taumelscheibenkompressor gemäß der
vorliegenden Erfindung in einem Fall mit einer Kupplung zum An/Aus-Betrieb zur Übertragung
einer Antriebskraft von einer externen Antriebsquelle angewendet
werden kann, ist er insbesondere als ein kupplungsloser Kompressor
geeignet, der immer eine Antriebskraft von einer externen Antriebsquelle übertragen
bekommt und immer gedreht wird. Im Fall eines kupplungslosen Kompressors
kann die vorliegende Erfindung solche Anforderungen erfüllen,
auch wenn ein lastfreier Betrieb aufgrund eines stabilen Einhaltens
eines minimalen Taumelscheibenneigungswinkels nötig ist,
und der Leistungsverbrauch zu dem Zeitpunkt eines ausgeschalteten
Klimaanlagensystems minimiert werden muss.
-
Wirkung gemäß der
Erfindung
-
In
dem verstellbaren Taumelscheibenkompressor gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein stabiler kontinuierlicher lastfreier
Betrieb bei einem Neigungswinkel nahe Null Grad möglich,
bei dem kein Kompressionsbetrieb vorherrscht, selbst zu einem Zeitpunkt
mit hoher Drehzahl. Des Weiteren wird durch Vorsehen des internen
Umlaufpfads ein zuverlässigerer kontinuierlicher lastfreier
Betrieb zu dem Zeitpunkt eines ausgeschalteten Klimaanlagensystems
möglich, und wenn das Klimaanlagensystem eingeschaltet
wird, kann die Winkelrückstellung der Taumelscheibe aufgrund
des Kompressionsbetriebs gleichmäßig durch Schließen
des internen Umlaufpfads ausgeführt werden. Dann wird der
verstellbare Taumelscheibenkompressor gemäß der
vorliegenden Erfindung insbesondere als kupplungsloser Kompressor
effektiv, und wird des Weiteren, in einem Fall, in dem ein Kältemittel
wie Kohlendioxid, welches leicht eine Druckerhöhung der
Hochdruckseite verursacht, die einem Kompressionsbetrieb zugeschrieben
wird, verwendet.
-
KURZE ERLÄUTERUNG
DER DARSTELLUNGEN
-
1 ist
eine vertikale Schnittansicht eines verstellbaren Taumelscheibenkompressors
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
-
2 ist
ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Neigungswinkel einer
Taumelscheibe und Momenten, die auf die Taumelscheibe in dem Kompressor
wirken, der in 1 beschrieben ist, beschreibt.
-
- 1
- verstellbarer
Taumelscheibenkompressor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Zylinderbohrung
- 4
- Kurbelkammer
- 5
- Ansaugkammer
- 6
- Auslasskammer
- 7
- Kolben
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Taumelscheibe
- 10
- Rotor
- 11
- Verbindungsmechanismus
- 12
- Schuh
- 13
- Verdrängungssteuerventil
- 14
- Neigungswinkelverringerungsfeder
- 15
- Rückstellfeder
- 16
- interner
Umlaufpfad
- M
- Moment,
das auf die Taumelscheibe wirkt
- Mp
- Moment,
zum Erhöhen des Taumelscheibenneigungswinkels, das durch
Hin-und-Her Bewegung von Kolben, etc., erzeugt wird
- Ms
- Moment,
zum Verringern des Taumelscheibenneigungswinkels, das durch Massenverteilung
der Taumelscheibe, die eine Drehung der Taumelscheibe begleitet,
erzeugt wird
-
Die beste Methode zur Ausführung
der Erfindung
-
Im
Folgenden werden wünschenswerte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
-
1 beschreibt
einen verstellbaren Taumelscheibenkompressor gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt im
Besonderen einen Zustand eines minimalen Taumelscheibenneigungswinkels
(Neigungswinkel nahe Null Grad) von einem kupplungslosen verstellbaren
Taumelscheibenkompressor, der in einem Kühlkreislauf eines
Klimaanlagensystems für Fahrzeuge vorgesehen ist. In einem
verstellbaren Taumelscheibenkompressor 1, der in 1 beschrieben
ist, sind eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 3, eine Kurbelkammer 4,
eine Ansaugkammer 5 und eine Auslasskammer 6 für
Kältemittel, durch Einteilung in einem Gehäuse 2,
ausgebildet. Ein Kolben 7 ist hin-und-her bewegbar in jede
Zylinderbohrung 3 eingesetzt. Eine Antriebswelle 8,
die, in einem kupplungslosen Zustand, mit einer Antriebsquelle (z.
B. einem Motor) verbunden ist, wird drehbar getragen, und in der
Kurbelkammer 4 wird eine Taumelscheibe 9 in einem
Zustand gelagert, in dem sie in der Lage ist, synchron gedreht und
relativ zu der Antriebswelle 8 geneigt zu werden. Die Taumelscheibe 9 ist über
einen Verbindungsmechanismus 11 mit einem Rotor 10 verbunden,
der integral mit der Antriebswelle 8 rotiert, und sie kann
sich entlang der Antriebswelle 8 bewegen, während
ihr Neigungswinkel verändert wird. Durch ein Paar Schuhe 12,
die gleitbar mit dieser Taumelscheibe 9 in Eingriff sind,
wird die Drehbewegung der Taumelscheibe 9 in die Hin-und-Her
Bewegung der Kolben 7 konvertiert, und in Übereinstimmung
mit dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 wird der Hub
der Kolben 7, und letztlich die Verdrängung zum Auslass
aus dem Kompressor, bestimmt. Des Weiteren kann durch Steuern des
Drucks in der Kurbelkammer 4 der Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 verändert
werden, und der Hub der Kolben 7 kann verändert
werden.
-
Der
Druck in der Kurbelkammer 4 wird durch ein Verdrängungssteuerventil 13 gesteuert,
und, wie zuvor erwähnt, wird durch Einbringen mit Auslassdruck
(Pd) eines hohen Drucks des Kältemittelgases in der Auslasskammer 6 in
die Kurbelkammer 4 ein Kurbelkammerdruck (Pc) erhöht,
wodurch der Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 verringert
wird, und die Verdrängung zum Auslassen verringert wird. Andererseits
wird durch Einbringen mit Ansaugdruck (Ps) eines geringen Drucks
des Kältemittelgases in der Kurbelkammer 4 in
die Ansaugkammer 5, der Kurbelkammerdruck (Pc) verringert,
wodurch der Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 erhöht
wird, und die Verdrängung zum Auslassen erhöht
wird.
-
Eine
Neigungswinkelverringerungsfeder 14, zum Drängen
der Taumelscheibe 9 in eine Richtung der Verringerung des
Neigungswinkels, ist an der Seite des Rotors 10 der Taumelscheibe 9 vorgesehen,
und an der dazu gegenüberliegenden Seite ist eine Rückstellfeder 15 zum
Drängen der Taumelscheibe 9 in eine Richtung der
Erhöhung des Neigungswinkels vorgesehen. Ein Punkt des
Gleichgewichts (Gleichgewichtspunkt) wird zu dem Zeitpunkt des Stoppens
der Umdrehung des Kompressors zwischen dieser Rückstellfeder 15 und
der Neigungswinkelverringerungsfeder 14, in Hinsicht auf
den Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 auf einen Winkel eingestellt,
der größer oder gleich einem Grenzwinkel ist,
bei dem eine Ausstoßgegenkraft von der Seite des Auslasskammer 6 die
Winkelrückstellung der Taumelscheibe 9 in der
Richtung der Erhöhung des Neigungswinkels sicherstellen
kann. Dieser Grenzwinkel ist ein Neigungswinkel, der größer
ist als der minimale Taumelscheibenneigungswinkel, der in 1 beschrieben
ist.
-
Wenn
der Kompressor gedreht wird, wirkt die Summe des Moments, das durch
eine Hin-und-Her Bewegung der Kolben 7, etc., zum Erhöhen
des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 erzeugt wird, und des
Moments, das durch die Massenverteilung der Taumelscheibe 9,
die die Drehung der Taumelscheibe 9 zum Verringern des
Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 begleitet, selbst erzeugt
wird, als ein Moment auf die Taumelscheibe 9, und dieses
Moment M (beschrieben in 1), das auf die Taumelscheibe 9 wirkt,
ist so eingestellt, dass das Moment M in die Richtung des Verringerns
des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 wirkt, wenn der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 9, in einem Bereich vorhanden
ist, der kleiner oder gleich dem oben beschriebenen Grenzwinkel
ist, und das Moment M in die Richtung der Erhöhung des
Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 wirkt, wenn er in einem
Bereich vorhanden ist, der den Grenzwinkel überschreitet.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, wird eine Beziehung zwischen dem
Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 und der Summe des Moments
Mp, das durch Hin-und-Her Bewegung der Kolben 7, etc.,
zum Erhöhen des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 erzeugt
wird, und des Moments Ms, das durch die Massenverteilung der Taumelscheibe 9 selbst,
die die Drehung der Taumelscheibe 9 zum Verringern des Neigungswinkels
der Taumelscheibe 9 begleitet, erzielt wird, nämlich
so gesetzt, dass, unter Bezugnahme auf den Grenzwinkel als einen
Standard (als eine Grenze), die Summe der Momente in einer Minusrichtung,
zum Verringern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 wirkt,
wenn der Neigungswinkel in einem Bereich vorhanden ist, der kleiner
oder gleich dem Grenzwinkel ist, und die Summe der Momente in einer
Plusrichtung zum Erhöhen des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 wirkt,
wenn der Neigungswinkel in einem Bereich vorhanden ist, der den Grenzwinkel überschreitet.
In dem Diagramm, das in 2 beschrieben ist, ist der zuvor erwähnte
Gleichgewichtspunkt zwischen der Rückstellfeder 15 und der
Neigungswinkelverringerungsfeder 14 in einer Position vorhanden,
in der er größer ist als der Grenzwinkel hinsichtlich
dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 9, wenn die Drehung
des Kompressors gestoppt wird. Diese Wirkungsrichtungen der Plus-
und Minusrichtungen des Trägheitsmoments M, das in 2 gezeigt
ist, sind in 1 beschrieben.
-
In
dieser Ausführungsform wird ein interner Umlaufpfad 16 in
der vorliegenden Erfindung durch den Pfad zwischen der Kurbelkammer 4 und
der Auslasskammer 6 sowie den Pfad zwischen der Kurbelkammer 4 und
der Ansaugkammer 5 gebildet, deren Verbindung durch das
Verdrängungssteuerventil 13 gesteuert wird, ohne
einen separaten Pfad vorzusehen. Dieser interne Umlaufpfad 16 wirkt
als ein interner Umlaufpfad, der als Verbindung zwischen der Auslasskammer 6 und
der Kurbelkammer 4, oder zwischen der Kurbelkammer 4 und
der Auslasskammer 5 des Kompressors dient, und intern das
Gas zirkuliert, das einer Kompressionsfunktion dient, die schwach
durchgeführt wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem das Klimaanlagensystem
ausgeschaltet ist. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das eingeschaltete Klimaanlagensystem
eingeschaltet ist, wird der Umlaufpfad geschlossen (die oben beschriebene
Funktion als ein interner Umlaufpfad wird gestoppt), kann die Winkelrückstellung
der Taumelscheibe 9 in die Richtung der Erhöhung
des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9, aufgrund der Ausstoßgegenkraft,
die einen Kompressionsbetrieb begleitet (d. h., Winkelrückstellung in
der Richtung der Erhöhung des Neigungswinkels aufgrund
der üblichen Funktion des Verdrängungssteuerventils 13),
ausgeführt werden.
-
In
dem so gebauten verstellbaren Taumelscheibenkompressor 1 kann
die Schwankung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 in
der Richtung des Ansteigens des Neigungswinkels verhindert werden,
wenn der Kompressor durch eine externe Antriebsquelle angetrieben
wird und das Klimaanlagensystem ausgeschaltet ist, selbst wenn der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 bei dem minimalen Neigungswinkel,
der kleiner oder gleich dem Grenzwinkel ist, um einen geringen Leistungsverbrauch
zu erhalten, zu dem Zeitpunkt gehalten werden muss, zu dem sogar
die Drehzahl ansteigt, da das Trägheitsmoment, das mit
dem Ansteigen der Drehzahl ansteigt, in der Richtung eines Verringerns des
Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 wirkt, und der Neigungswinkel
kann sicher bei dem minimalen Neigungswinkel gehalten werden. Sogar
wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 bei einem minimalen
Neigungswinkel gehalten wird, in einem Fall, in dem der minimale
Neigungswinkel nicht ganz Null Grad beträgt, tritt eine
geringe Kältemittelflussrate des ausgelassenen Kältemittels
auf, aber, wie oben beschrieben, kann, durch Einhalten des Neigungswinkels
bei einem vorbestimmten minimalen Neigungswinkel, die Flussrate
des Kältemittels bei einer nahezu konstanten, sehr kleinen
Flussrate gehalten werden, wodurch ein unerwünschtes Ansteigen
des Auslassdrucks unterdrückt wird. Daher wird es sogar zu
einem Zeitpunkt einer hohen Drehzahl eines kupplungslosen Kompressors
möglich, einen kontinuierlichen lastfreien Betrieb bei
einem Neigungswinkel nahe Null Grad durchzuführen, bei
dem ein Kompressionsbetrieb im Wesentlichen nicht vorherrscht.
-
Insbesondere
wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die geringe
Flussrate des Kältemittels, die von dem Kompressor erzeugt
wird, nahezu konstant, und die Menge der internen Zirkulation wird
nahezu konstant, da zu dem Zeitpunkt die innere Zirkulation des
Kältemittels aufgrund des internen Umlaufpfads 16 durchgeführt
wird, und daher verschwindet ein Ansteigen des Auslassdrucks im Wesentlichen.
Daher wird der kontinuierliche lastfreie Betrieb bei dem mi nimalen
Neigungswinkel nahe Null Grad des Neigungswinkels sicherer. Wenn
das Klimaanlagensystem ausgeschaltet wird, wird dann, durch Schließen
des internen Umlaufpfads 16, die Winkelrückstellung
der Taumelscheibe 9 aufgrund des Kompressionsbetriebs durchgeführt,
und eine übliche Klimaanlagensteuerung kann problemlos durchgeführt
werden. Insbesondere kann, Im Fall von einen Kohlendioxidkältemittel,
der Übergang zu der üblichen Klimaanlagensteuerung
aufgrund des Schließens des internen Umlaufpfads 16 gleichmäßig
ausgeführt werden, da ein Druckausgleich der Hochdruckseite
aufgrund des Kompressionsbetriebs leicht auftritt.
-
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
DER ERFINDUNG
-
Der
verstellbare Taumelscheibenkompressor gemäß der
vorliegenden Erfindung ist effektiv für die Verwendung
in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge, insbesondere
für einen Fall, in dem er als kupplungsloser Kompressor
verwendet wird, und ist des Weiteren effektiv für einen
Fall, in dem Kohlendioxidkältemittel verwendet wird.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Kompressor, dessen Verdrängung durch Verändern
des Neigungswinkels einer Taumelscheibe variiert werden kann, hat
eine Rückstellfeder zum Drängen der Taumelscheibe
in der Richtung einer Erhöhung des Neigungswinkels, und
eine Neigungswinkelverringerungsfeder zum Drängen der Taumelscheibe
in die Richtung eines Verringerns des Neigungswinkels. Der Gleichgewichtspunkt
zwischen der Rückstellfeder und der Neigungswinkelverringerungsfeder
wird, wenn eine Drehung des Kompressors gestoppt wird, auf einen
Winkel hinsichtlich dem Taumelscheibenneigungswinkel eingestellt,
der größer oder gleich einem Grenzwinkel ist,
bei dem eine Ausstoßgegenkraft eine Winkelrückstellung
der Taumelscheibe in der Richtung der Erhöhung des Taumelscheibenneigungswinkels
sicherstellen kann. Des Weiteren wird die Summe eines Moments, das den
Taumelscheibenneigungswinkel erhöht und durch Hin-und-Her
Bewegung der Kolben, etc., erzeugt wird, wenn der Kompressor gedreht
wird, und eines Moments, das den Taumelscheibenneigungswinkel verringert
und durch Massenverteilung der Taumelscheibe, die die Drehung der
Taumelscheibe begleitet, erzeugt wird, so eingestellt, dass die
Summe der Momente in die Richtung eines Verringerns des Taumelscheibenneigungswinkels
wirkt, wenn der Taumelscheibenneigungswinkel in einem Bereich ist, der
kleiner oder gleich dem Grenzwinkel ist, und so, dass die Summe
der Momente in die Richtung einer Erhöhung des Taumelscheibenneigungswinkels wirkt,
wenn der Taumelscheibenneigungswinkel in einem Bereich ist, der
den Grenzwinkel überschreitet. Durch diese Struktur kann
ein Aufrechterhalten eines stabilen Betriebs bei einem minimalen
Taumelscheibenneigungswinkel und eine zuverlässige Winkelrückstellung
der Taumelscheibe sichergestellt werden, wenn erforderlich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 61-261681
A [0009]
- - JP 62-055478 A [0009]
- - JP 3856281 [0009]