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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung zum Verdichten eines komprimierbaren Fluids.
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Stand der Technik
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Ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung ist versehen mit einer Antriebswelle, einer einstückig mit der Antriebswelle rotierenden Anschlussscheibe (lug plate), einer Taumelscheibe, die in einer Art und Weise befestigt ist, dass sie in der Lage ist, variabel zu der Antriebswelle geneigt zu werden, einem Verbindungsmechanismus zum Verbinden der Anschlussscheibe und der Taumelscheibe, einer Betätigungseinrichtung, die bewirkt, dass sich die Taumelscheibe variabel neigt, Kolben, die von der Taumelscheibe hin und her bewegt werden, sowie einem Zylinderblock, an dem die Kolben eingesetzt und an den sie angepasst sind. Als ein Beispiel für eine Betätigungseinrichtung, mittels der eine kurze Achse des Taumelscheibenkompressors mit variabler Verstellung erreicht werden kann, wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der eine Hülse (beweglicher Körper) in einer sich hin und her bewegenden Art und Weise an der Antriebswelle befestigt und zwischen der Anschlussscheibe und der Taumelscheibe positioniert ist, wobei eine Umfangsnut ausgebildet ist, in der ein Ende der Hülse an einer Oberfläche der Anschlussscheibe angebracht ist, und wobei ein dazwischen ausgebildeter umschlossener Raum eine Zylinderkammer ist, wie es in der
JP 2015-86793 A (Patentdokument 1) offenbart ist.
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Liste der Referenzdokumente
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Patentdokumente
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Patentdokument 1:
JP 2015-86793 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösendes Problem
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Beim Starten eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Verstellung ist es erwünscht, den Neigungswinkel der Taumelscheibe zu minimieren, um ein Anlaufdrehmoment zu reduzieren. Als Mechanismus zur Minimierung des Neigungswinkels der Taumelscheibe, wenn der Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung nicht in Betrieb ist, kann beispielsweise eine Feder zum Vorspannen der Hülse in einer Richtung vorgesehen sein, die von der Anschlussscheibe weg weist. Da die Kapazität der Zylinderkammer in dem Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung, der in Patentdokument 1 offenbart ist, klein ist, kann die Feder jedoch nicht in der Zylinderkammer angeordnet sein, und somit war es schwierig, das Anlaufdrehmoment zu reduzieren.
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Somit ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung zu schaffen, der es ermöglicht, das Anlaufdrehmoment zu reduzieren.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Somit umfasst der Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung: Eine rotationsmäßig angetriebene Antriebswelle; eine integral an der Antriebswelle befestigte Anschlussscheibe; eine in einer solchen Art und Weise befestigte Taumelscheibe, dass sie variabel zu der Antriebswelle geneigt werden kann; einen Kopplungsmechanismus zum Koppeln der Anschlussscheibe und der Taumelscheibe, wobei eine variable Neigung der Taumelscheibe zugelassen wird, und eine Betätigungseinrichtung, die zwischen der Anschlussscheibe und der Taumelscheibe angeordnet ist und die einen Druck verwendet, um einen Neigungswinkel der Taumelscheibe zu verändern.
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Die Betätigungseinrichtung hat ein zylindrisches Element, das sich von einer Oberfläche der Anschlussscheibe zu der Taumelscheibe hin erstreckt, ein unteres zylindrisches Element, das so angepasst ist, dass es relativ zu einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Elements verstellt werden kann, sowie ein Vorspannelement, das in einem von der Anschlussscheibe, dem zylindrischen Element und dem unteren zylindrischen Element definierten inneren Raum angeordnet ist, und das das untere zylindrische Element in eine Richtung vorspannt, die von der Anschlussscheibe weg weist.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Anlaufdrehmoment reduziert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Verstellung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Einzelheiten der Taumelscheibe zeigt.
- 3 zeigt den maximalen Neigungswinkel der Taumelscheibe.
- 4 zeigt den minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe.
- 5 zeigt ein Verfahren zum Sicherstellen einer Luftundurchlässigkeit der Betätigungseinrichtung.
- 6 ist eine Teilschnittansicht, die ein anderes Beispiel des Taumelscheibenkompressors mit variabler Verstellung zeigt.
- 7 zeigt ein anderes Verfahren zum Sicherstellen einer Luftundurchlässigkeit der Betätigungseinrichtung.
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Modus zum Ausführen der Erfindung
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Eine Ausführungsform zum Implementieren der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist ein Beispiel eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Verstellung.
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Der Taumelscheibenkompressor 100 mit variabler Verstellung umfasst ein Gehäuse 150, eine Antriebswelle 200, eine Anschlussscheibe 250, eine Taumelscheibe 300, einen Verbindungsmechanismus 350, eine Betätigungseinrichtung 400, mehrere Kolben 450 sowie einen Steuerungsmechanismus 500. Der Verbindungsmechanismus 350 wird hier als ein Beispiel für den Kopplungsmechanismus angegeben.
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Das Gehäuse 150 hat ein vorderes Gehäuse 160, einen Zylinderblock 170, eine Ventileinheit 180 sowie ein hinteres Gehäuse 190, die mittels Befestigungselementen, wie beispielsweise Schrauben, abnehmbar befestigt sind.
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Das vordere Gehäuse 160 hat eine gestufte zylindrische Form, die einen Teil 162 mit einem größeren Durchmesser und einen Teil 164 mit einem kleineren Durchmesser aufweist, wobei es in zwei Stufen im Durchmesser reduziert wird, wie es von dem Zylinderblock 170 abweicht. Der Grad der zylindrischen Form kann hier die zylindrische Form sein, die visuell erkannt werden kann, und eine Verstärkungsrippe und ein Befestigungsnocken können beispielsweise an der äußeren Umfangsfläche ausgebildet sein (wobei für die Form im Folgenden das Gleiche gilt). Eine Wand 162A in der Dünnscheibenkreisform, die in dem am weitesten innen liegenden Abschnitt des Teils 162 mit größerem Durchmesser angeordnet ist, steht außerdem zu dem zentralen Abschnitt weiter vor als die innere Umfangsfläche des Teils 164 mit kleinerem Durchmesser, wobei sie hier die Antriebswelle 200 drehbar abstützt. Des Weiteren ist eine Saugöffnung 162B zum Abziehen des gasförmigen Kältemittels von der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs in der Umfangswand des Teils 162 mit größerem Durchmesser ausgebildet. Die Riemenscheibe, an die die Antriebskraft von dem Motor (nicht dargestellt) übertragen wird, ist an der äußeren Umfangsfläche des Teils 164 mit kleinerem Durchmesser angebracht, wobei die Rotation von dem Motor mittels einer elektromagnetischen Kupplung oder eines Drehmomentbegrenzers (nicht dargestellt) mit der Antriebswelle 200 verbunden ist.
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Der Zylinderblock 170 hat eine säulenförmige Form und hat den gleichen Durchmesser wie der Teil 162 des vorderen Gehäuses 160 mit größerem Durchmesser, wobei er das offene Ende des Teils 162 mit größerem Durchmesser verschließt. Daher ist ein säulenförmiges Kurbelgehäuse 166 zur Aufnahme mindestens der Anschlussscheibe 250, der Taumelscheibe 300, des Verbindungsmechanismus 350 sowie der Betätigungseinrichtung 400 im Inneren des Teils 162 des vorderen Gehäuses 160 mit größerem Durchmesser ausgebildet. Zusätzlich sind mehrere Zylinderbohrungen 172, in die die mehreren Kolben 450 für eine hin und her gehende Bewegung eingesetzt und angepasst sind, in dem Zylinderblock 170 ausgebildet. Die Zylinderbohrungen 172 sind beispielsweise gleichwinklig um die Wellenmitte des Zylinderblocks 170 herum ausgebildet, wobei sie von einer Endfläche zu der anderen Endfläche in der axialen Richtung durchdrungen sind. Darüber hinaus sind mehrere Durchgangslöcher 174, die sich in der axialen Richtung in einer vorgegebenen Position neben jeder Zylinderbohrung 172 erstrecken, in dem Zylinderblock 170 ausgebildet.
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In dem zentralen Teil des Zylinderblocks 170 ist ein Durchgangsloch 176 in einer gestuften säulenförmigen Form ausgebildet, das in drei Stufen im Durchmesser reduziert wird, wie es von dem vorderen Gehäuse 160 abweicht. Der Teil des Durchgangslochs 176 mit kleinerem Durchmesser hat mindestens den inneren Durchmesser, in dem die Antriebswelle 200 in der axialen Richtung bewegbar ist.
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Die Ventileinheit 180 weist die Dünnscheibenform auf und hat den gleichen Durchmesser wie der Zylinderblock 170, wobei sie zwischen dem Zylinderblock 170 und dem hinteren Gehäuse 190 gehalten wird. Ein Saugloch 180A zum Abziehen des gasförmigen Kältemittels zu den Zylinderbohrungen 172 sowie ein Abgabeloch 180B zum Abgeben des gasförmigen Kältemittels aus den Zylinderbohrungen 172 sind jeweils auf einer Plattenoberfläche der Ventileinheit 180 ausgebildet, an der den Zylinderbohrungen 172 des Zylinderblocks 170 zugewandten Position. Zusätzlich ist in dem zentralen Abschnitt der Ventileinheit 180 ein Durchgangsloch 180C ausgebildet, das den gleichen Durchmesser hat wie der Teil des Durchgangslochs 176 mit kleinerem Durchmesser, das in dem zentralen Abschnitt des Zylinderblocks 170 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist ein Durchgangsloch 180D, das den gleichen Durchmesser hat wie die Durchgangslöcher 174, auf der Plattenoberfläche der Ventileinheit 180 ausgebildet, an der den Durchgangslöchern 174 des Zylinderblocks 170 zugewandten Position. Außerdem sind ein Membransaugventil 182, das zu der Zeit des Ziehens des gasförmigen Kältemittels zu den Zylinderbohrungen 172 durch das Saugloch 180A offen ist, sowie ein Membranabgabeventil 184, das zu der Zeit des Abgebens des gasförmigen Kältemittels aus den Zylinderbohrungen 172 durch das Abgabeloch 180B offen ist, jeweils an einer vorgegebenen Position der Plattenoberfläche der Ventileinheit 180 angebracht.
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Das hintere Gehäuse 190 weist eine säulenförmige Form auf, wobei es den gleichen Durchmesser hat wie die Ventileinheit 180 und wobei es über die Ventileinheit 180 an dem Zylinderblock 170 befestigt ist. Mehrere Saugkammern 192 sind an einer Endfläche in der axialen Richtung des hinteren Gehäuses 190 ausgebildet, d.h. an der Endfläche, die die Befestigungsfläche zu der Ventileinheit 180 ist, d.h. an der dem Saugloch 180A zugewandten Position und der dem Durchgangsloch 180D der Ventileinheit 180 zugewandten Position. Zusätzlich sind mehrere Abgabekammern 194 an einer Endfläche in der axialen Richtung des hinteren Gehäuses 190 an der Position ausgebildet, die dem Abgabeloch 180B der Ventileinheit 180 gegenüberliegt. Des Weiteren ist eine Druckeinstellkammer 196 zum Einstellen des Drucks zum Bewirken, dass die Betätigungseinrichtung 400 arbeitet, an einer Endfläche in der axialen Richtung des hinteren Gehäuses 190 an der Position ausgebildet, die dem Durchgangsloch 180C der Ventileinheit 180 gegenüberliegt. Des Weiteren ist die Abgabeöffnung (nicht dargestellt) zum Abgeben des gasförmigen Kältemittels aus den Abgabekammern 194 an die Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs in dem hinteren Gehäuse 190 ausgebildet.
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Die Antriebswelle 200 ist um die Wellenmitte des Gehäuses 150 herum angebracht, um eine Drehung zu gestatten. Insbesondere ist ein Ende in der axialen Richtung der Antriebswelle 200 drehbar an der Wand 162A des vorderen Gehäuses 160 über ein Gleitlager 550 gelagert. Ein anderes Ende in der axialen Richtung der Antriebswelle 200 ist drehbar über ein Gleitlager 560 an dem Teil des in dem Zylinderblock 170 ausgebildeten Durchgangslochs 176 mit mittlerem Durchmesser gelagert. Zusätzlich ist eine bekannte Dichtungseinrichtung 570 zum Gewährleisten einer Luftundurchlässigkeit des inneren Raums des Gehäuses 150 zwischen dem Teil 164 des vorderen Gehäuses 160 mit kleinerem Durchmesser und der Antriebswelle 200 angeordnet. In der Antriebswelle 200 ist außerdem ein Wellenloch 200A in einem L-förmigen Durchgang ausgebildet, der sich von der Endfläche des anderen Endes in der axialen Richtung der Antriebswelle 200 entlang der Wellenmitte erstreckt und sich zu dem inneren Raum der später beschriebenen Betätigungseinrichtung 400 öffnet.
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Die Anschlussscheibe 250 ist in einer Draufsicht scheibenförmig, wobei in dem mittleren Abschnitt der Anschlussscheibe 250 ein Durchgangsloch 250A ausgebildet ist, das von der Antriebswelle 200 durchdrungen wird. Die Anschlussscheibe 250 ist beispielsweise durch einen Presssitz oder eine Passform integral an der Antriebswelle 200 befestigt. Eine Druckplatte 580 in der Dünnscheibenform zum Abstützen der Druckkraft der Anschlussscheibe 250 ist zwischen einer Endfläche in der axialen Richtung der Anschlussscheibe 250 und der Wand 162A des vorderen Gehäuses 160 angeordnet. Zusätzlich ist ein zylindrischer Abschnitt 250B in einer zylindrischen Form, der vertikal entlang der Antriebswelle 200 angeordnet ist, integral an der anderen Endfläche in der axialen Richtung der Anschlussscheibe 250 ausgebildet.
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Die Taumelscheibe 300 hat in der Draufsicht eine Scheibenform, wobei in dem mittleren Abschnitt der Taumelscheibe 300 ein Durchgangsloch 300A ausgebildet ist, das von einem Teil der Antriebswelle 200 und der Betätigungseinrichtung 400 durchdrungen wird. Die Taumelscheibe 300 ist in einer um einen vorgegebenen Abstand von der Anschlussscheibe 250 entfernten Position in einer Art und Weise befestigt, dass sie variabel zu der Antriebswelle 200 geneigt werden kann. Das Durchgangsloch 300A der Taumelscheibe 300 hat hier die erste innere Umfangsfläche, die mit der Betätigungseinrichtung 400 in Kontakt kommt, wenn der Neigungswinkel zu der Antriebswelle 200 minimal ist, sowie die zweite innere Umfangsfläche, die mit der Betätigungseinrichtung 400 in Kontakt kommt, wenn der Neigungswinkel zu der Antriebswelle 200 maximal ist. Folglich ist der Neigungswinkel zu der Antriebswelle 200 durch die erste innere Umfangsfläche und die zweite innere Umfangsfläche des Durchgangslochs 300A in der Taumelscheibe 300 begrenzt.
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Wie es in 2 dargestellt ist, ist zusätzlich ein kreisförmig zurückgesetzter Abschnitt 300B, mit dem der Schulterabschnitt der Betätigungseinrichtung 400 verriegelt ist, an einer Endfläche in der axialen Richtung der Taumelscheibe 300 ausgebildet. Der zurückgesetzte Abschnitt 300B der Taumelscheibe 300 weist die erste Verriegelungsfläche auf, mit der der Schulterabschnitt der Betätigungseinrichtung 400 verriegelt wird, wenn der Neigungswinkel zu der Antriebswelle 200 minimal ist, sowie die zweite Verriegelungsfläche, mit der der Schulterabschnitt der Betätigungseinrichtung 400 verriegelt wird, wenn der Neigungswinkel zu der Antriebswelle 200 maximal ist. Die Taumelscheibe 300 kann daher ohne Interferenz mit der Betätigungseinrichtung 400 innerhalb des Bereichs vom Minimum bis zum Maximum des Neigungswinkels zu der Antriebswelle 200 variabel geneigt werden.
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Der Verbindungsmechanismus 350 koppelt die Anschlussscheibe 250 mit der Taumelscheibe 300, wobei er eine variable Neigung der Taumelscheibe 300 ermöglicht. Insbesondere hat der Verbindungsmechanismus 350 ein erstes Element 360, das schräg zu der äußeren Seite von der anderen Endfläche in der axialen Richtung der Anschlussscheibe 250 steht, ein zweites Element 370, das von einer Endfläche in der axialen Richtung der Taumelscheibe 300 zu der Anschlussscheibe 250 hin absteht, sowie ein drittes Element 380 zum Verbinden des Spitzenabschnitts des ersten Elements 360 und des Spitzenabschnitts des zweiten Elements 370, so dass sie relativ zueinander verstellt werden können. Der Verbindungsmechanismus 350 überträgt daher die Rotationskraft der Anschlussscheibe 250, die integral mit der Antriebswelle 200 rotiert, an die Taumelscheibe 300. Zusätzlich gestattet der Verbindungsmechanismus 350 eine variable Neigung der Taumelscheibe 300 durch eine Veränderung des relativen Winkels des dritten Elements 380 zu dem ersten Element 360 und dem zweiten Element 370. Der Verbindungsmechanismus 350 ist nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt, sondern kann jeder bekannte Verbindungsmechanismus sein, der in einem Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung verwendet wird.
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Die Betätigungseinrichtung 400, die konzentrisch mit der Antriebswelle 200 zwischen der Anschlussscheibe 250 und der Taumelscheibe 300 angeordnet ist, verwendet einen Druck, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 zu verändern. Insbesondere hat die Betätigungseinrichtung 400 ein zylindrisches Element 410, das an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 250B der Anschlussscheibe 250 angebracht ist, ein unteres zylindrisches Element 420, das an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Elements 410 so angebracht ist, dass sie in der Lage sind, relativ zueinander verstellt zu werden, sowie eine Schraubenfeder 430, die in dem von der Anschlussscheibe 250, dem zylindrischen Element 410 und dem unteren zylindrischen Element 420 definierten inneren Raum angeordnet ist. Die Schraubenfeder 430 wird hier als ein Beispiel für das Vorspannelement angegeben.
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Der Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Elements 410 und der inneren Umfangsfläche des unteren zylindrischen Elements 420 wird auf das Maß eingestellt, dass die Luftundurchlässigkeit des inneren Raums der Betätigungseinrichtung 400 innerhalb der Grenze gewährleistet werden kann, dass das untere zylindrische Element 420 in der Lage ist, relativ in Bezug auf das zylindrische Element 410 verstellbar zu sein. Zusätzlich kann sich das zylindrische Element 410 von der anderen Endfläche in der axialen Richtung der Anschlussscheibe 250 zu der Taumelscheibe 300 hin erstrecken, wobei es beispielsweise mit der Anschlussscheibe 250 integriert sein kann.
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Ein Durchgangsloch 420A, das von der Antriebswelle 200 durchdrungen wird, ist in der Grundplatte des unteren zylindrischen Elements 420 ausgebildet. Zusätzlich ist ein Abschnitt 420B mit kleinerem Durchmesser in der zylindrischen Form, der sich von dem Umfang des Durchgangslochs 420A zu der Taumelscheibe 300 hin erstreckt und zwischen dem Durchgangsloch 300A der Taumelscheibe 300 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 200 angeordnet ist, an der äußeren Oberfläche der Grundplatte des unteren zylindrischen Elements 420 ausgebildet. Das untere zylindrische Element 420 weist somit eine gestufte zylindrische Form auf und hat einen Abschnitt 420B mit kleinerem Durchmesser, der so angepasst ist, dass er in der Lage ist, in Bezug auf die äußere Umfangsfläche der Antriebswelle 200 relativ verstellbar zu sein. Der Abstand zwischen dem Abschnitt 420B mit kleinerem Durchmesser des unteren zylindrischen Elements 420 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 200 ist auf ein Maß eingestellt, dass die Luftundurchlässigkeit des inneren Raums der Betätigungseinrichtung 400 innerhalb der Grenze gewährleistet werden kann, dass das untere zylindrische Element 420 in Bezug auf die Antriebswelle 200 relativ verstellbar sein kann. Die Schraubenfeder 430 spannt das untere zylindrische Element 420 in der Richtung vor, die von der Anschlussscheibe 250 weg weist. Anstelle der Schraubenfeder 430 kann beispielsweise ein bekanntes elastisches Element verwendet werden, wie beispielsweise ein Gummielement.
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Die Kolben 450 sind hin und her beweglich in die in dem Zylinderblock 170 ausgebildeten Zylinderbohrungen 172 eingesetzt und angepasst. Die proximalen Endabschnitte der Kolben 450, d.h. die dem Kurbelgehäuse 166 zugewandten Endabschnitte, sind über einen Schuh 590, der an dem Umfangsrand der Taumelscheibe 300 befestigt ist, mit der Taumelscheibe 300 gekoppelt. Wenn sich die Antriebswelle 200 in einem Zustand dreht, in dem die Taumelscheibe 300 variabel geneigt ist, konvertiert der Schuh 590 somit die Drehung in die hin und her gehende lineare Bewegung, so dass sich die Kolben 450 in Bezug auf die Zylinderbohrungen 172 hin und her bewegen. Die Kapazität der von den Zylinderbohrungen 172, der Ventileinheit 180 und den Kolben 450 definierten Kompressionskammer 178 wird folglich vergrößert und verringert, so dass das gasförmige Kältemittel angezogen und in der Kompressionskammer 178 verdichtet wird.
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Der Steuermechanismus 500 hat einen Niedrigdruckdurchgang 510, der zwischen der Saugkammer 192 und der Druckeinstellkammer 196 des hinteren Gehäuses 190 kommuniziert, einen Hochdruckdurchgang 520, der zwischen der Abgabekammer 194 und der Druckeinstellkammer 196 des hinteren Gehäuses 190 kommuniziert, ein Steuerventil 530, das in dem Niedrigdruckdurchgang 510 angeordnet ist, sowie eine Öffnung 540, die in dem Hochdruckdurchgang 520 angeordnet ist. Der Niedrigdruckdurchgang 510, der Hochdruckdurchgang 520, das Steuerventil 530 und die Öffnung 540 können hier in dem hinteren Gehäuse 190 integriert, aber auch außerhalb des hinteren Gehäuses 190 angeordnet sein.
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Das Strömungsgeschwindigkeitssteuerventil, bei dem der Öffnungsgrad schrittweise verringert wird, wenn der Druck in der Saugkammer 192 ansteigt, kann als das Steuerventil 530 verwendet werden. Der Steuermechanismus 500 öffnet daher den Niedrigdruckdurchgang 510 vollständig, wenn der Druck in der Saugkammer 192 gleich dem oder niedriger als der untere Grenzwert ist, wobei er den Druck in der Druckeinstellkammer 196 an die Saugkammer 192 zurückstellt, um den Druck abzusenken. Der Steuermechanismus 500 schließt den Niedrigdruckdurchgang 510 außerdem, wenn der Druck in der Saugkammer 192 gleich dem oder größer als der obere Grenzwert ist, um den Druck in der Abgabekammer 194 an die Druckeinstellkammer 196 zu liefern. Wenn der Druck in der Saugkammer 192 größer ist als der untere Grenzwert und kleiner als der obere Grenzwert, öffnet der Steuermechanismus 500 des Weiteren den Niedrigdruckdurchgang 510 auf einen mittleren Öffnungsgrad, um den Druck in der Druckeinstellkammer 196 bei einem mittleren Druck zu steuern.
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In dem in 1 dargestellten Taumelscheibenkompressor 100 mit variabler Verstellung ist beispielsweise ein Paar O-Ringe 600 zum Bewerkstelligen der Luftundurchlässigkeit zwischen der Antriebswelle 200 und dem Zylinderblock 170 zwischen dem anderen Ende in der axialen Richtung der Antriebswelle 200 und dem Teil mit kleinerem Durchmesser des Durchgangslochs 176 des Zylinderblocks 170 angeordnet. Zusätzlich ist eine Schraubenfeder 610 zum Drücken der Taumelscheibe 300 zu der Anschlussscheibe 250 hin in dem Teil mit größerem Durchmesser des Durchgangslochs 176 des Zylinderblocks 170 angeordnet.
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Als nächstes wird der Betrieb eines derartigen Taumelscheibenkompressors 100 mit variabler Verstellung beschrieben.
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Wenn die Antriebswelle 200 durch den Motor oder den elektrischen Motor und dergleichen gedreht wird, wird die Anschlussscheibe 250 gedreht, die integral an der Antriebswelle 200 befestigt ist. Die Drehung der Anschlussscheibe 250 wird über den Verbindungsmechanismus 350 an die Taumelscheibe 300 übertragen, um die Taumelscheibe 300 zu drehen. Wenn sich die Taumelscheibe 300 dreht, bewegen sich die Kolben 450 mit Hüben entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 hin und her. Wenn die Hin- und Herbewegung der Kolben 450 die Kapazität der Kompressionskammer 178 vergrößert, wird das von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs zu dem Kurbelgehäuse 166 gezogene gasförmige Kältemittel durch die Durchgangslöcher 174 des Zylinderblocks 170 und das Durchgangsloch 180D der Ventileinheit 180 in die Saugkammer 192 eingeführt. Das in die Saugkammer 192 eingeführte gasförmige Kältemittel wird durch das Saugloch 180A und das Membransaugventil 182 der Ventileinheit 180 in die Kompressionskammer 178 eingeführt.
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Wenn die Hin- und Herbewegung der Kolben 450 die Kapazität der Kompressionskammer 178 verringert, wird die Kapazität des in die Kompressionskammer 178 eingeführten gasförmigen Kältemittels verringert und komprimiert. Wenn der Druck in der Kompressionskammer 178 auf ein bestimmtes Maß ansteigt, wird das gasförmige Kältemittel durch das Abgabeloch 180B und das Membranabgabeventil 184 der Ventileinheit 180 in die Abgabekammer 194 eingeführt und von hier durch die Abgabeöffnung an die Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs abgegeben.
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Das Kältemittel zirkuliert nicht in dem Kältemittelkreislauf herum unmittelbar nachdem der Taumelscheibenkompressor 100 mit variabler Verstellung aktiviert worden ist, und daher ist der Druck in der Saugkammer 192 gleich dem oder kleiner als der untere Grenzwert. In diesem Fall öffnet der Steuermechanismus 500 den Niedrigdruckdurchgang 510, um die Saugkammer 192 in Verbindung mit der Druckeinstellkammer 196 zu bringen. Wenn die Saugkammer 192 mit der Druckeinstellkammer 196 kommuniziert, kommuniziert der innere Raum der Betätigungseinrichtung 400 über das Wellenloch 200A der Antriebswelle 200, das Durchgangsloch 176 des Zylinderblocks 170, das Durchgangsloch 180C der Ventileinheit 180, die Druckeinstellkammer 196 und den Niedrigdruckdurchgang 510 mit der Saugkammer 192. Wenn der innere Raum der Betätigungseinrichtung 400 mit der Saugkammer 192 kommuniziert, wird das in dem inneren Raum austretende gasförmige Kältemittel in die Saugkammer 192 eingeführt, und der Druck wird verringert. Wenn der Druck in dem inneren Raum der Betätigungseinrichtung 400 verringert ist, wird die Kraft verringert, die das untere zylindrische Element 420 in die Richtung drückt, die von der Anschlussscheibe 250 weg weist, und wenn die Druckkraft kleiner wird als die Kompressionskraft der Kolben 450, wie es in 3 dargestellt ist, widersteht das untere zylindrische Element 420 der Vorspannkraft der Schraubenfeder 430 und bewegt sich in die Richtung der Anschlussscheibe 250.
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Wenn sich das untere zylindrische Element 420 in die Richtung der Anschlussscheibe 250 bewegt, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 aufgrund der Funktion des Verbindungsmechanismus 350 groß. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 groß wird, werden die Hübe der Kolben 450 vergrößert, und der Druck des von der Kompressionskammer 178 an die Abgabekammer 194 abgegebenen gasförmigen Kältemittels wird groß. Da der Druck des an die Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs zugeführten gasförmigen Kältemittels groß wird, steigt in diesem Fall der Druck des von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs an den Taumelscheibenkompressor 100 mit variabler Verstellung zugeführten gasförmigen Kältemittels an, und der Druck in der Saugkammer 192 steigt ebenfalls an. Wenn der Druck in der Saugkammer 192 ansteigt, verringert der Steuermechanismus 500 schrittweise den Öffnungsgrad des Niedrigdruckdurchgangs 510, um die Abgabekammer 194 in Verbindung mit der Druckeinstellkammer 196 zu bringen. Das gasförmige Kältemittel der Abgabekammer 194, in der der Druck ansteigt, wird dann durch den Hochdruckdurchgang 520, die Druckeinstellkammer 196, das Durchgangsloch 180C der Ventileinheit 180, das Durchgangsloch 176 des Zylinderblocks 170 und das Wellenloch 200A der Antriebswelle 200 in den inneren Raum der Betätigungseinrichtung 400 geleitet.
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Das dem inneren Raum der Betätigungseinrichtung 400 zugeführte gasförmige Kältemittel widersteht der Vorspannkraft der Schraubenfeder 430 und der Kompressionskraft der Kolben 450 und bewegt das untere zylindrische Element 420 in der Richtung, die von der Anschlussscheibe 250 weg weist, wie es in 4 dargestellt ist. Wenn sich das untere zylindrische Element 420 in der Richtung bewegt, die von der Anschlussscheibe 250 weg weist, drückt der Schulterabschnitt des unteren zylindrischen Elements 420 die Taumelscheibe 300, wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 in Bezug auf die Antriebswelle 200 aufgrund der Funktion des Verbindungsmechanismus 350 schrittweise verringert wird. Wenn die Hübe der Kolben 450 aufgrund einer Verringerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 300 verringert werden und der Druck in der Abgabekammer 194 abgesenkt wird, wird der Druck des der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs zugeführten gasförmigen Kältemittels abgesenkt. Der Druck des von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs zugeführten gasförmigen Kältemittels wird dann abgesenkt und der Druck in der Saugkammer 192 wird abgesenkt. Wenn der Druck in der Saugkammer 192 abgesenkt ist, wie es oben beschrieben wurde, wird der Druck in dem inneren Raum der Betätigungseinrichtung 400 abgesenkt und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 wird vergrößert.
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Somit kann der Druck des von dem Taumelscheibenkompressor 100 mit variabler Verstellung zu der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs zugeführten gasförmigen Kältemittels auf einen vorgegebenen Druck eingestellt werden, indem die Betriebscharakteristika des Steuerventils 530 und der Öffnung 540 in dem Steuermechanismus 500 in geeigneter Weise eingestellt werden.
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Wenn die Drehung der Antriebswelle 200 gestoppt wird, verschwindet die Kompressionskraft, die von den Kolben 450 durch die Taumelscheibe 300 auf das untere zylindrische Element 420 der Betätigungseinrichtung 400 wirkt, und somit bewegt die Schraubenfeder 430, die in dem inneren Raum der Betätigungseinrichtung 400 angeordnet ist, das untere zylindrische Element 420 in der Richtung, die von der Anschlussscheibe 250 weg weist. Wie es in den 1 und 4 dargestellt ist, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 300 in Bezug auf die Antriebswelle 200 entsprechend verringert, und somit kann das Anlaufdrehmoment des Taumelscheibenkompressors 100 mit variabler Verstellung verringert werden.
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Da das untere zylindrische Element 420 der Betätigungseinrichtung 400 einen Abschnitt 420B mit kleinerem Durchmesser der sich entlang der Antriebswelle 200 erstreckenden zylindrischen Form aufweist, wird die Neigung des unteren zylindrischen Elements 420 in Bezug auf die Antriebswelle 200 kleiner, so dass es gleichmäßig bewegt werden kann. Da sich das zylindrische Element 410 der Betätigungseinrichtung 400 in der einfachen zylindrischen Form befindet, die von der Anschlussscheibe 250 getrennt ist, kann es darüber hinaus einfach hergestellt werden. Da das zylindrische Element 410 und das untere zylindrische Element 420 der Betätigungseinrichtung 400 konzentrisch zu der Antriebswelle 200 angeordnet sind, selbst wenn beispielsweise das zylindrische Element 410 und das untere zylindrische Element 420 mittels Reibung integral mit der Antriebswelle 200 gedreht werden, kann zusätzlich die durch eine Exzentrizität des Schwerkraftzentrums bewirkte Vibration unterdrückt werden.
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Es wurde eine Ausführungsform zum Implementieren der vorliegenden Erfindung beschrieben; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf der Basis der technischen Idee der vorliegenden Erfindung unterschiedlich modifiziert und verändert werden, wobei ein Bespiel im Folgenden angegeben wird.
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Um die Luftundurchlässigkeit zwischen dem zylindrischen Element 410 und dem unteren zylindrischen Element 420 in der Betätigungseinrichtung 400 zu verbessern, wie es in 5 dargestellt ist, kann ein Dichtungselement 620, wie beispielsweise O-Ringe, zwischen der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Elements 410 und der inneren Umfangsfläche des unteren zylindrischen Elements 420 angeordnet sein. Um die Luftundurchlässigkeit zwischen dem unteren zylindrischen Element 420 und der Antriebswelle 200 zu verbessern, kann zusätzlich ein Dichtungselement 630, wie beispielsweise O-Ringe, zwischen der inneren Umfangsfläche des Teils 420B mit kleinerem Durchmesser des unteren zylindrischen Elements 420 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 200 angeordnet sein.
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Das untere zylindrische Element 420 der Betätigungseinrichtung 400 kann außerdem die einfache untere zylindrische Form aufweisen, die nicht den Abschnitt 420B mit kleinerem Durchmesser hat, wie es in 6 dargestellt ist, wenn es unwahrscheinlich ist, dass die Neigung in Bezug auf die Antriebswelle 200 ein Problem darstellt. Um die Luftundurchlässigkeit zwischen dem unteren zylindrischen Element 420 und der Antriebswelle 200 zu verbessern, wie es in 7 dargestellt ist, kann in diesem Fall ein Dichtungselement 640, wie beispielsweise O-Ringe, zwischen der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs 420A des unteren zylindrischen Elements 420 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 200 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Taumelscheibenkompressor mit variabler Verstellung
- 200
- Antriebswelle
- 250
- Anschlussscheibe
- 300
- Taumelscheibe
- 350
- Verbindungsmechanismus (Kopplungsmechanismus)
- 400
- Betätigungseinrichtung
- 410
- zylindrisches Element
- 420
- unteres zylindrisches Element
- 420B
- Abschnitt mit kleinerem Durchmesser
- 430
- Schraubenfeder (Vorspannelement)
- 620
- Dichtungselement
- 630
- Dichtungselement
- 640
- Dichtungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015086793 A [0002, 0003]
