DE19517333A1 - Kupplungsloser, verdrängungsvariabler Kompressor der Kolbenbauart - Google Patents
Kupplungsloser, verdrängungsvariabler Kompressor der KolbenbauartInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kupplungslosen,
verdrängungsvariablen Kompressor der Kolbenbauart.
Genauer gesagt, bezieht sich diese Erfindung auf ei
nen kupplungslosen, verdrängungsvariablen Kompressor,
der den Neigungswinkel einer Taumelscheibe auf der
Grundlage der Differenz zwischen dem Druck in einer
Kurbelkammer und einem Saugdruck regelt, das Gas in
den Auslaßdruckbereich der Kurbelkammer zuführt und
das Gas in der Kurbelkammer in den Saugdruckbereich
ausläßt, wodurch der Druck in der Kurbelkammer einge
stellt wird.
Im allgemeinen ist ein Kompressor in einem Fahrzeug
montiert, um die Fahrgastkabine zu klimatisieren. Um
es den Fahrgästen durch richtiges Regeln der Tempera
tur in der Zelle bequem zu machen, ist es wünschens
wert, einen Kompressor zu verwenden, der so gestaltet
ist, daß die Auslaßverdrängung des Kühlgases regelbar
ist. Ein bekannter Kompressor dieser Bauart regelt
den Neigungswinkel der Taumelscheibe, die neigbar auf
der Antriebswelle gelagert ist, auf der Grundlage des
Unterschieds zwischen dem Druck in der Kurbelkammer
und dem Saugdruck und wandelt die Drehbewegung der
Taumelscheibe in lineare, hin- und hergehende Bewe
gungen der Kolben um.
Der herkömmliche Kompressor der Kolbenbauart, der in
dem US Patent Nr. 5173032 offenbart ist, verwendet
keine elektromagnetische Kupplung weder für die Über
tragung noch für die Freigabe der Kraft einer exter
nen Antriebsquelle auf seine Antriebswelle. Die ex
terne Antriebsquelle ist direkt mit der Antriebswelle
gekoppelt.
Eine direkte Verbindung der Antriebsquelle und An
triebswelle beseitigt wirkungsvoll Stöße, die durch
den EIN/AUS-Rückvorgang einer Kupplung verursacht
werden. Das verbessert für gewöhnlich den Komfort der
Fahrgäste. Der kupplungslose Aufbau trägt auch zu ei
ner Reduzierung des Gesamtgewichtes und der Kosten
des Kühlsystems bei.
In einem derartigen kupplungslosen System läuft der
Kompressor selbst dann, wenn keine Kühlung benötigt
wird. Mit einem solchen Kompressor ist es wichtig,
daß, wenn Kühlung unnötig ist, die Auslaßverdrängung
soweit wie möglich reduziert wird, um eine Vereisung
des Verdampfers zu verhindern. Ebenso ist es unter
diesen Bedingungen notwendig, die Zirkulation von
Kühlgas durch den Kompressor und seinen externen
Kühlkreislauf zu stoppen, wenn keine Kühlung notwen
dig ist oder die Möglichkeit besteht, daß das Verei
sen des Verdampfers auftritt. Der in dem zuvor er
wähnten US Patent beschriebene Kompressor ist so ge
staltet, daß der Gasstrom in die Saugkammer des Kom
pressors vom externen Kühlkreislauf unter Verwendung
eines elektromagnetischen Ventils blockiert wird.
Dieses Ventil gestattet wahlweise die Zirkulation des
Gases durch den externen Kühlkreislauf und den Kom
pressor.
Wenn der Gasstrom vom externen Kühlkreislauf in die
Saugkammer bei dem Kompressor dieser Bauart blockiert
ist, fällt der Druck in der Saugkammer und das auf
diesen Druck ansprechende Regelventil öffnet voll
ständig. Das vollständige Öffnen des Regelventils ge
stattet es dem Gas in der Auslaßkammer, in die Kur
belkammer zu strömen, wodurch wiederum der Druck in
der Kurbelkammer ansteigt. Das Gas in der Kurbelkam
mer wird in die Saugkammer zugeführt. Entsprechend
ist ein kurzer Zirkulationspfad ausgebildet, der
durch die Zylinderbohrungen, die Auslaßkammer, die
Kurbelkammer, die Saugkammer und zurück zu den Zylin
derbohrungen führt.
Wenn sich der Druck in der Saugkammer verringert,
fällt der Saugdruck in den Zylinderbohrungen, wodurch
ein Anstieg der Differenz zwischen dem Druck in der
Kurbelkammer und dem Saugdruck in dem Zylinderbohrun
gen verursacht wird. Diese Druckdifferenz wiederum
minimiert die Neigung der Taumelscheibe, welche die
Kolben hin- und herbewegt. Folglich sind die Auslaß
verdrängung des Kompressors, das Antriebsdrehmoment
und der Energieverlust immer dann minimiert, wenn
Kühlung unnötig ist.
Wenn das Kühlgas anfängt, von dem externen Kühlkreis
lauf wieder in die Saugkammer des Kompressors zu
strömen, steigt der Druck in der Saugkammer an und
das auf diesen Druck ansprechende Verdrängungsregel
ventil schließt sich. Das Schließen des Verdrängungs
regelventils blockiert den Strom des Kühlgases in die
Kurbelkammer von der Auslaßkammer, wodurch der Druck
in der Kurbelkammer reduziert wird. Da der Druck in
der Saugkammer ansteigt, steigt der Saugdruck in den
Zylinderbohrungen ebenfalls an. Folglich wird der Un
terschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und
dem Saugdruck in den Zylinderbohrungen kleiner, was
wiederum den Neigungswinkel der Taumelscheibe vergrö
ßert.
Bei dem Kompressor der kupplungslosen Bauart ist der
Unterschied zwischen den Maximal- und Minimalwerten
des Lastdrehmoments groß. Daher hat ein Fahrzeug mit
einem solchen Kompressor ein immanentes Problem, daß
der Motor abgewürgt wird. Das Abwürgen des Motors
wird durch das Lastdrehmoment verursacht, das notwen
dig zum Antrieb von Hilfsmaschinen außer dem Kompres
sor ist, wie beispielsweise eine Lichtmaschine oder
eine Ölpumpe für eine Servolenkung. Die Ursachen des
Abwürgens des Motors werden durch die Verwendung ei
nes Leerlaufdrehzahlreglers beseitigt. Dieser Regler
stellt den Betrag an Luft ein, der dem Motor im Leer
lauf zugeführt wird, um die Drehzahl des im Leerlauf
drehenden Motors (im folgenden vereinfacht Leerlauf
motordrehzahl genannt) auf einen Zielwert zu regeln.
Wenn eine Last auf den Motor durch eine Hilfsmaschine
aufgebracht wird, wird der Zielwert höher als die
Leerlaufmotordrehzahl gesetzt, wenn kein solches
Lastdrehmoment aufgebracht wird. Dadurch wird ein Ab
würgen des Motors vermieden.
Der Regler führt eine Rückführregelung durch, um die
Motordrehzahl auf den Zielwert zu setzen, während die
Motordrehzahl geprüft wird. Wenn die Last des Kom
pressors auf den Motor drastisch ansteigt, kann daher
die Motordrehzahl unter die Rückführregelung des Reg
lers fallen, wodurch der Motor abgewürgt wird. Der in
dem oben beschriebenen US Patent Nr. 5173032 offen
barte Kompressor enthält weder eine Lehre noch
schlägt er vor, wie das Auftreten des Abwürgens des
Motors vermieden werden kann, das durch das vergrö
ßerte Drehmoment verursacht wird, das benötigt wird,
um den Kompressor anzutreiben.
Entsprechend ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung,
einen Kompressor zu schaffen, der es ermöglicht, ei
nen drastischen Anstieg oder Wechsel des Lastdrehmo
ments zu unterdrücken, wenn der Motor im Leerlauf in
einem Fall dreht, in dem der Kompressor mit dem Motor
eines Fahrzeuges gekoppelt ist.
Um die obige Aufgabe zu erreichen, hat der Kompressor
gemäß der Erfindung einen internen Kühlgaskanal, der
wahlweise mit einem externen Kühlkreislauf verbunden
oder davon getrennt wird, der separat von dem Kom
pressor vorgesehen ist. Der Kompressor hat einen hin-
und hergehenden Kolben in einer Zylinderbohrung, die
in einem Gehäuse ausgebildet ist, um Gas, das von dem
externen Kühlkreislauf in den internen Kühlgaskanal
zugeführt wird, zu komprimieren. Eine Drehwelle ist
drehbar durch das Gehäuse gelagert. Eine Taumelschei
be ist auf der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung mit
dieser und zur Neigungsbewegung gegenüber der Dreh
welle gelagert. Die Taumelscheibe ist zwischen einer
Maximalneigung und einer Minimalneigung beweglich.
Eine Trennvorrichtung trennt den internen Kühlgaska
nal vom dem externen Kühlkreislauf, wenn die Taumel
scheibe an ihrer Minimalneigung ist. Eine Drosselvor
richtung drosselt in Verbindung mit der Trennvorrich
tung den Betrag an Gas, der durch den internen Kühl
gaskanal hindurchtritt, wenn sich die Taumelscheibe
bewegt.
Die Merkmale der Erfindung, von denen angenommen
wird, daß sie neu sind, werden im einzelnen in den
beigefügten Ansprüchen herausgestellt. Die Erfindung
zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen wird am be
sten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung
der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele im
Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verstan
den, in denen
Fig. 1 eine Seitenquerschnittsansicht des gesam
ten Kompressors gemäß einem ersten Ausführungsbei
spiel der Erfindung ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Li
nie 2-2 in Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Li
nie 3-3 in Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine Seitenquerschnittsansicht des Ge
samtkompressors ist, wenn der Neigungswinkel einer
Taumelscheibe minimal ist;
Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht ent
lang der Linie 5-5 in Fig. 4 ist;
Fig. 6 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Kompressors ist, wenn der Neigungswinkel einer
Taumelscheibe maximal ist;
Fig. 7 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Kompressors ist, wenn der Neigungswinkel einer
Taumelscheibe minimal ist;
Fig. 8 eine Seitenquerschnittsansicht ist, die
den gesamten Kompressor gemäß einem anderen Ausfüh
rungsbeispiel zeigt;
Fig. 9 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Kompressors der Fig. 8 ist, wenn der Neigungswin
kel einer Taumelscheibe minimal ist;
Fig. 10 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie 10-10 in Fig. 9 ist;
Fig. 11 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
ist, die ein unterschiedliches Ausführungsbeispiel
zeigt;
Fig. 12 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Kompressors der Fig. 11 ist, wenn der Neigungs
winkel einer Taumelscheibe minimal ist;
Fig. 13 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie 13-13 in Fig. 12 ist;
Fig. 14 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 15 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie 15-15 in Fig. 14 ist;
Fig. 16 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
ist, die ein noch weiteres Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 17 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie 17-17 in Fig. 16 ist;
Fig. 18 eine vergrößerte Teilquerschnittsan
sicht, die ein wiederum weiteres Ausführungsbeispiel
zeigt;
Fig. 19 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Kompressors der Fig. 18 ist, wenn der Neigungs
winkel einer Taumelscheibe minimal ist;
Fig. 20 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines noch weiteren Ausführungsbeispiels ist;
Fig. 21 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
des Kompressors der Fig. 20 ist, wenn der Neigungs
winkel einer Taumelscheibe minimal ist;
Fig. 22 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
ist, die ein noch anderes Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 23 eine Grafik ist, die eine Veränderung
der Querschnittsfläche eines Saugkanals zeigt;
Fig. 24 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
ist, die ein noch anderes Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 25 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie 25-25 in Fig. 24 ist;
Die Fig. 26(a) und 26(b) vergrößerte Teilquer schnittsansichten eines unterschiedlichen Ausfüh rungsbeispiels sind, wobei Fig. 26(a) den Saugkanal in einem offenen Zustand, während Fig. 26(b) den Saugkanal geschlossen zeigt;
Die Fig. 26(a) und 26(b) vergrößerte Teilquer schnittsansichten eines unterschiedlichen Ausfüh rungsbeispiels sind, wobei Fig. 26(a) den Saugkanal in einem offenen Zustand, während Fig. 26(b) den Saugkanal geschlossen zeigt;
Fig. 27 eine Grafik ist, die eine Beziehung zwi
schen einer Veränderung der Verdrängung und der Quer
schnittsfläche eines Kanals zeigt; und
Fig. 28 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines Vergleichsbeispielkompressors zu dem in Fig. 26
gezeigten Ausführungsbeispiel ist.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bildet ein Zylinderblock 1
einen Teil des Gehäuses des Kompressors. Ein vorderes
Gehäuse 2 ist an dem vorderen Ende des Zylinderblocks
1 befestigt. Ein hinteres Gehäuse 3 ist an dem hinte
ren Ende des Zylinderblocks 1 über eine erste Platte
4, eine zweite Platte 5A, eine dritte Platte 5B und
eine vierte Platte 6 befestigt. Das vordere Gehäuse 2
hat eine Kurbelkammer 2a. Eine Drehwelle 9 ist dreh
bar in dem vorderen Gehäuse 2 und dem Zylinderblock 1
gelagert.
Das vordere Ende der Drehwelle 9 steht aus der Kur
belkammer 2a vor und unterstützt eine angetriebene
Riemenscheibe 10. Die Riemenscheibe 10 ist mit dem
Motor eines Kraftfahrzeuges über einen Riemen 11 ge
koppelt. Die Riemenscheibe 10 ist in dem vorderen Ge
häuse 2 über ein Schrägkugellager 7 gelagert. Das
vordere Gehäuse 2 nimmt die Last in Axialrichtung und
die Last in Radialrichtung auf, die jeweils beide auf
die Riemenscheibe 10 über das Schrägkugellager 7 wir
ken.
Zwischen vorderen Ende der Drehwelle 9 und dem vorde
ren Gehäuse 2 ist eine Lippendichtung 12, die das Gas
daran hindert, aus der Kurbelkammer 2a auszutreten.
Eine Drehstütze 8 ist an der Drehwelle 9 befestigt,
und eine Taumelscheibe 15 ist auf der Drehwelle 9 so
gelagert, daß sie entlang der Achse der Drehwelle 9
gleiten kann. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind ein
Paar Streben 16 und 17 an der Taumelscheibe 15 befe
stigt und ein Paar Führungszapfen 18 und 19 sind je
weils an den Streben 16 und 17 fixiert. Führungsku
geln 18a und 19a sind an den entfernten Enden der je
weiligen Führungszapfen 18 und 19 ausgebildet. Die
Drehstütze 8 hat einen vorstehenden Stützarm 8a. Ein
Paar Führungslöcher 8b und 8c sind in dem Arm 8a aus
gebildet und die Führungskugeln 18a und 19a der Füh
rungszapfen 18 und 19 sind gleitend in die zugeordne
ten Führungslöcher 8b und 8c eingepaßt. Das Zusammen
wirken des Arms 8a und der Führungszapfen 18 und 19
ermöglicht es der Taumelscheibe 15, sich gegenüber
der Drehwelle 9 zu neigen und zusammen mit der Dreh
welle 9 zu drehen. Die Neigung der Taumelscheibe 15
wird durch den Stützarm 8a, die Führungszapfen 18 und
19 und die Drehwelle 9 geführt.
Wie in den Fig. 1, 4 und 6 gezeigt ist, ist ein Stau
loch 13 im Mittenabschnitt des Zylinderblocks 1 aus
gebildet und erstreckt sich entlang der Achslinie L
der Drehwelle 9. Ein zylindrisches Schließelement 21
ist gleitend in dem Stauloch 13 untergebracht. Das
Schließelement 21 ist hohl und hat einen Abschnitt
mit großem Durchmesser 21a und einen Abschnitt mit
kleinem Durchmesser 21b, die durch einen Stufenab
schnitt voneinander getrennt sind. Eine Feder 24 ist
zwischen den Stufenabschnitt und die Innenwand des
Staulochs 13 zwischengesetzt. Die Feder 24 spannt das
Schließelement 21 nach vorne oder in Richtung auf die
Taumelscheibe 15 vor.
Das hintere Ende der Drehwelle 9 ist innerhalb des
Schließelements 21 gelagert. Ein Kugellager 25 befin
det sich zwischen dem hinteren Ende der Drehwelle 9
und der Innenwand des Abschnitts mit großem Durchmes
ser 21a des Schließelements 21. Das hintere Ende der
Drehwelle 9 ist durch die Innenwand des Staulochs 13
über das Kugellager 25 und das Schließelement 21 ge
lagert. Das Kugellager 25 hat eine äußere Schale 25a,
die an der Innenwand des Abschnitts mit großem Durch
messer 21a befestigt ist, und eine innere Schale 25b,
die entlang der Außenfläche der Drehwelle 9 gleiten
kann. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Stufenab
schnitt 9a an der hinteren Außenfläche der Drehwelle
9 ausgebildet und die Vorwärtsbewegung der inneren
Schale 25b wird durch den Stufenabschnitt 9a ge
stoppt. Daher wird das gesamte Kugellager 25 durch
den Stufenabschnitt 9a von einer Vorwärtsbewegung ab
gehalten. Wenn das Lager 25 an dem Stufenabschnitt 9a
anliegt, wird die Vorwärtsbewegung des Schließele
ments 21 gestoppt.
Ein Saugkanal 26 ist in dem Mittenabschnitt des hin
teren Gehäuses 3 ausgebildet. Wie in den Fig. 3 und 5
gezeigt ist, liegt die Mitte des Saugkanals 26, der
kreisförmigen Querschnitt hat, auf der Achse L der
Drehwelle 9. Der Saugkanal 26 steht mit dem Stauloch
13 in Verbindung. Eine Positionierfläche 27 ist um
die innere Öffnung des Saugkanals 26 ausgebildet. Die
hintere Stirnseite 21e des Schließelements 21 tritt
bisweilen mit der Positionierfläche 27 in Kontakt.
Wenn die hintere Stirnfläche 21e die Positionierflä
che 27 berührt, wird die Rückwärtsbewegung des
Schließelements 21 beziehungsweise ihre Bewegung weg
von der Taumelscheibe 15 gestoppt und die hintere
Stirnseite 21e blockiert die Verbindung zwischen dem
Saugkanal 26 und dem Stauloch 13.
Eine Drossel oder ein Vorsprung 20 ist einstückig mit
der hinteren Stirnfläche 21e des Schließelements 21
ausgebildet. Das entfernte Ende der Drossel 20 hat
eine konisch zugespitzte erste Fläche 20a₁. Wie in
Fig. 5 gezeigt ist, hat die Drossel 20 eine zweite
Fläche 20a₂, die kreisförmigen Querschnitt hat und
dessen Mittelpunkt auf der Achse L der Drehwelle 9
liegt. Der Außendurchmesser d der Drossel 20 wird ge
ringfügig kleiner als der Innendurchmesser D des
Saugkanals 26 gesetzt, so daß die Drossel 20 in den
Saugkanal 26 eintreten kann.
Ein Übertragungsrohr 28 ist zwischen die Taumelschei
be 15 und das Lager 25 zwischengesetzt und gleitet
auf der Welle 9. Das vordere Ende des Rohrs 28 kann
die Taumelscheibe 15 berühren. Das hintere Ende des
Rohrs 28 berührt die innere Schale 25b, berührt aber
nicht die äußere Schale 25a.
Wenn sich die Taumelscheibe 15 nach hinten oder in
Richtung auf das Schließelement 21 bewegt, liegt sie
an dem Übertragungsrohr 28 an und drückt das Rohr 28
gegen die Innenschale 25b des Kugellagers 25. Das Ku
gellager 25 nimmt sowohl eine Last in Axial- als auch
in Radialrichtung auf. Das Drücken des Rohrs 28 ver
ursacht eine Rückwärtsbewegung des Schließelements 21
gegen die Vorspannkraft der Feder 24. Folglich liegt
die hintere Stirnfläche 21e des Schließelements 21 an
der Positionierfläche 27 an. Daher wird der Minimal
neigungswinkel der Taumelscheibe 15 durch das Anlie
gen der hinteren Stirnfläche 21e auf der Positionier
fläche 27 beschränkt. Dadurch bilden das Schließele
ment 21, das Kugellager 25, die Positionierfläche 27
und das Übertragungsrohr 28 eine Vorrichtung zum Be
schränken des minimalen Neigungswinkels der Taumel
scheibe 15.
Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 ist
geringfügig größer als 0 Grad. Der Neigungswinkel der
Taumelscheibe 15 wird minimal, wenn das Schließele
ment 21 in eine Schließposition kommt, um dem Saugka
nal 26 vom Stauloch 17 zu trennen (sh. Fig. 7). Das
Schließelement 21 bewegt sich ansprechend auf die
Taumelscheibe 15 zwischen dieser Schließposition und
einer Offenposition (sh. Fig. 6), die in Vorwärts
richtung von der Schließposition getrennt liegt, wo
bei der Saugkanal 26 geöffnet ist. Der maximale Nei
gungswinkel der Taumelscheibe 15 wird durch das An
liegen eines Vorsprungs 8d der Drehstütze 8 an der
Taumelscheibe 15 beschränkt.
Wie in Fig. 4 und 7 gezeigt ist, liegt, wenn der Nei
gungswinkel der Taumelscheibe 15 minimal ist, die
hintere Stirnfläche 21e des Schließelements 21 auf
der Positionierfläche 27 auf und die Drossel 20 liegt
in dem Saugkanal 26. Wenn der Neigungswinkel der Tau
melscheibe 15 zwischen dem minimalen Neigungswinkel
und dem maximalen Neigungswinkel liegt, wie durch die
unterbrochene Linie in Fig. 7 angedeutet ist, liegt
die Drossel 20 auch in dem Saugkanal 26.
Eine Vielzahl Zylinderbohrungen 1a sind in dem Zylin
derblock 1 so ausgebildet, daß sie in Verbindung mit
der Kurbelkammer 2a stehen. Einzelkopfkolben 22 sind
in den zugeordneten Zylinderbohrungen 1a angeordnet.
Die Drehbewegung der Taumelscheibe 15 wird durch
Schuhe 23 in die Hin- und Herbewegung der Kolben 22
umgewandelt. Entsprechend bewegt sich jeder Kolben 22
in seiner zugeordneten Zylinderbohrung 1a hin und
her.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, sind eine Saug
kammer 3a und eine Auslaßkammer 3b in dem hinteren
Gehäuse 3 gebildet. Eine Saugöffnung 4a und eine Aus
laßöffnung 4b sind in der ersten Platte 4 ausgebil
det. Ein Saugventil 5a ist in der zweiten Platte 5A
ausgebildet und ein Auslaßventil 5b auf der dritten
Platte 5B. Wenn sich der Kolben 22 rückwärts bewegt,
zwängt das Kühlgas in der Saugkammer 3 das Saugventil
5a zurück und strömt durch die Saugöffnung 4a in die
zugeordnete Zylinderbohrung 1a. Wenn sich der Kolben
22 vorwärts bewegt, zwängt das in die Zylinderbohrung
1a eingetretene Kühlgas das Auslaßventil 5b zurück,
um in die Auslaßkammer 3b durch die Auslaßöffnung 4b
auszutreten. Das Auslaßventil 5b stößt an einen Rück
halter 6a auf der vierten Platte 4, so daß der Öff
nungsgrad beschränkt ist.
Ein Axiallager 29 ist zwischen der Drehstütze 8 und
dem vorderen Gehäuse 2 angeordnet. Dieses Axiallager
29 nimmt die Reaktionskraft des komprimierten Gases
auf, die auf die Drehstütze über die Kolben 22, die
Schuhe 23, die Taumelscheibe 15, die Streben 16 und
17 und die Führungszapfen 18 und 19 wirkt.
Die Saugkammer 3a steht mit dem Stauloch 13 über ein
Verbindungsloch 4c in Verbindung. Wenn das Schließe
lement 21 in der Schließposition ist, wird das Ver
bindungsloch 4c von dem Saugkanal 26 blockiert. Der
Saugkanal 26 dient als ein Einlaß, um das Kühlgas in
den Kompressor zuzuführen und das Schließelement 21
blockiert den Durchtritt des Kühlgases zwischen dem
Saugkanal 26 und der Saugkammer 3a an einem Punkt
stromab des Saugkanals 26.
Ein Kanal 30 ist in der Drehwelle 9 ausgebildet. Der
Kanal 30 hat einen Einlaß 30a, der sich in die Kur
belkammer 2a in der Nähe der Lippendichtung 12 öff
net, und einen Auslaß 3b, der sich in das Innere des
Schließelements 21 öffnet. Wie in den Fig. 1, 4 und 6
gezeigt ist, ist ein Druckentspannungsloch 21c in dem
entfernten Ende des Schließelements 21 ausgebildet.
Dieses Loch 21c ermöglicht eine Verbindung des Inne
ren des Schließelements 21 mit dem Stauloch 13.
Wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, sind die Auslaß
kammer 3b und die Kurbelkammer 2a miteinander durch
einen Zuführkanal 31 verbunden. Zum Öffnen und
Schließen des Kanals 31 ist in dem Kanal 31 ein elek
tromagnetisches Ventil 32 angeordnet. Wenn das So
lenoid 33 des elektromagnetischen Ventils 32 erregt
wird, schließt ein Ventilkörper 34 eine Ventilöffnung
32a. Wenn das Solenoid 33 entregt wird, öffnet der
Ventilkörper 34 die Ventilöffnung 32a.
Das Kühlgas wird von der Auslaßkammer 3b durch eine
Auslaßöffnung 1b aus dem Kompressor ausgelassen. Ein
externer Kühlkreislauf 35 verbindet diese Auslaßöff
nung 1b mit dem Saugkanal 26. Dieser externe Kühl
kreislauf 35 ist mit einem Kondensor 36, einem Expan
sionsventil 37 und einem Verdampfer 38 ausgestattet.
Das Expansionsventil 37 regelt die Strömungsrate des
Kühlmittels in Übereinstimmung mit einer Veränderung
des Gasdrucks auf der Auslaßseite des Verdampfers 38.
Ein Temperaturfühler 39 ist in der Nähe des Verdamp
fers 38 angeordnet. Der Temperaturfühler 39 erfaßt
die Temperatur in dem Verdampfer 38 und sendet Infor
mationen über die Temperatur an einen Computer C.
Der Computer C regelt das Solenoid 33 des elektroma
gnetischen Ventils 32. Genauer gesagt weist der Com
puter C die Erregung oder Entregung des Solenoids 33
an, um ein Auftreten von Vereisung in dem Verdampfer
zu vermindern, wenn ein Betätigungsschalter 40 des
Klimaanlagensystems AN-geschaltet ist und wenn die
erfaßte Temperatur gleich einem Vorgabewert wird oder
darunter sinkt.
Mit dem Computer C sind der Betätigungsschalter 40
und ein Drehzahlmesser 41 verbunden, der die Motor
drehzahl erfaßt. Bei Erhalt einer speziellen Informa
tion vom Drehzahlmesser 41, die eine Schwankung der
Motordrehzahl anzeigt, während der Betätigungsschal
ter 40 AN-geschaltet ist, entregt der Computer C das
Solenoid 33. Der Computer C entregt das Solenoid 33
in Übereinstimmung mit dem AUS-Schalten des Betäti
gungsschalters 40. Daher sind der Ausgang des Tempe
raturfühlers 30, das AUS-Signal vom Betätigungsschal
ter 40 und der Ausgang des Drehzahlmessers 41 Be
fehlssignale, um den Zuführkanal 31 zu öffnen.
Wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, ist der Dreh
zahlmesser 41 mit einem Leerlaufdrehzahlregler (im
folgenden als ISC bezeichnet) 42 verbunden. Der ISC
42 führt auf der Grundlage der Information vom Dreh
zahlmesser 41 eine Rückführregelung aus, um die Dreh
zahl des im Leerlauf drehenden Motors
(Leerlaufmotordrehzahl) auf eine Zieldrehzahl einzu
stellen. Das ist die Auslastungsverhältnisregelung
für ein (nicht gezeigtes) Stellglied zum Einstellen
des Betrages von zugeführter Luft.
Die Fig. 1 und 6 zeigen das Solenoid 33 in dem erreg
ten Zustand, in dem der Zuführkanal 31 geschlossen
ist. Daher wird das Kühlgas mit hohem Druck in der
Auslaßkammer 3b nicht in die Kurbelkammer 2a zuge
führt. In dieser Situation strömt das Kühlgas in der
Kurbelkammer 2a einfach in die Saugkammer 3a über den
Kanal 30 und das Druckentspannungsloch 21c aus, so
daß sich der Druck in der Kurbelkammer 2a dem Druck
in der Saugkammer 3a, das heißt, dem Saugdruck, annä
hert. Folglich wird der Neigungswinkel der Taumel
scheibe 15 auf einem Maximalniveau gehalten und die
Auslaßverdrängung des Kompressors ist maximal. Da das
Kühlgas in der Kurbelkammer 2a durch den in der Nähe
der Lippendichtung 12 vorgesehenen Einlaß 30a hin
durchtritt, verbessert das im Kühlgas schwebende
Schmieröl die Schmierung und Abdichtung der Lippen
dichtung 12 und der Drehwelle 9.
Wenn die Kühllast des Kompressors geringer wird und
das Gas ausgelassen wird, wobei die Taumelscheibe 15
an dem maximalen Neigungswinkel gehalten wird, fällt
die Temperatur in dem Verdampfer 38 und nähert sich
dem Wert, bei dem ein Vereisen auftreten kann. Wenn
die Temperatur in dem Verdampfer 38 den gewählten
Wert annimmt oder darunter sinkt, weist der Computer
C die Entregung des Solenoids 33 auf der Grundlage
des Signals vom Temperaturfühler 39 an. Wenn das So
lenoid 33 entregt ist, wird der Zuführkanal 31 geöff
net, um die Auslaßkammer 3b mit der Kurbelkammer 2a
zu verbinden. Folglich strömt Kühlgas mit hohem Druck
aus der Auslaßkammer 3b in die Kurbelkammer 2a über
den Zuführkanal 31, wodurch der Druck in der Kurbel
kammer 2a ansteigt. Folglich wird der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 15 kleiner.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 kleiner
wird, tritt die erste Fläche 20a₁ der Drossel 20 in
den Saugkanal 26. Wenn die Taumelscheibe an einem
mittleren Punkt geneigt ist, wie durch die unterbro
chene Linie in Fig. 7 angedeutet ist, ist der Über
gang der ersten Fläche 20a₁ zur zweiten Fläche 20a₂
mit der Positionierfläche 27 ausgerichtet. Dann ist
die Querschnittsfläche Sa des Öffnungsabschnittes des
Saugkanals 26 gleich der Differenz zwischen der Quer
schnittsfläche des Saugkanals 26, S₂ = π (D/2)², und
der Querschnittsfläche der Drossel 20, S₁ = π (d/2)²
auf der zweiten Fläche 20a₂. Das heißt, daß Sa = S₂-S₁.
Die Symbole Sa, S₁ und S₂ sind in den Zeichnungen
nicht gezeigt. Wenn das entfernte Ende der Drossel 20
anfängt, in den Saugkanal 26 einzutreten, wird die
offene Querschnittsfläche Sa allmählich von S₂ auf S₂-S₁
beschränkt. Dadurch wird der Betrag des von dem
Saugkanal 26 in die Saugkammer 3a strömenden Kühlga
ses allmählich reduziert.
Wenn sich die Taumelscheibe 15 von der mittleren,
durch die unterbrochene Linie in Fig. 7 angedeuteten
Position bis zu dem Punkt neigt, an dem der Neigungs
winkel fast minimal wird, beträgt die offene Quer
schnittsfläche Sa in dem Saugkanal 26 S₂-S₁. Da die
offene Gasdurchtrittsfläche Sa in dem Saugkanal 26
bei S₂-S₁ gehalten wird, selbst wenn der Neigungs
winkel der Taumelscheibe 15 absinkt, verringert sich
der Betrag des Kühlgases allmählich, das von dem
Saugkanal 26 in die Saugkammer 3a strömt. Folglich
verringert sich auch der Betrag des Kühlgases, der
von der Saugkammer 3a in die Zylinderbohrungen 1a
eingesaugt wird und die Auslaßverdrängung verringert
sich allmählich. Das verursacht ein allmähliches Ab
fallen des Auslaßdrucks, wodurch ein spürbarer Wech
sel des Lastdrehmoments des Kompressors in einer kur
zen Zeitperiode unterdrückt wird.
Wenn die hintere Stirnfläche 2e des Schließelements
21 an der Positionierfläche 27 anliegt, wird die of
fene Gasdurchtrittsfläche Sa im Saugkanal 26 zu Null,
wodurch der Strom von Kühlgas aus dem externen Kühl
kreislauf 35 in die Saugkammer 3a verhindert wird,
wie in den Fig. 4 und 7 gezeigt ist. Da der minimale
Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 nicht Null Grad
betragt, wird weiterhin Kühlgas von den Zylinderboh
rungen 1a in die Auslaßkammer 3b ausgelassen, selbst
wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 minimal
ist. Das von den Zylinderbohrungen 1a in die Auslaß
kammer 3b ausgelassene Kühlgas strömt über den Zu
führkanal 31 in die Kurbelkammer 2a. Das Kühlgas in
der Kurbelkammer 2a strömt über den Kanal 30 und das
Druckentspannungsloch 21c in die Saugkammer 3a und
das Kühlgas in der Saugkammer 3a wird in die Zylin
derbohrungen 1a gezogen, um in die Auslaßkammer 3b
ausgelassen zu werden.
Am minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 ist
daher ein Zirkulationspfad in dem Kompressor gebil
det, der durch die Auslaßkammer 3b, den Zuführkanal
31, die Kurbelkammer 2a, den Kanal 30, das Druckent
spannungsloch 21c, die Saugkammer 3a und die Zylin
derbohrungen 1a zirkuliert. Es bestehen Druckunter
schiede zwischen der Auslaßkammer 3b, der Kurbelkam
mer 2a und der Saugkammer 3a. Daher zirkuliert Kühl
gas entlang dem Zirkulationspfad und das in dem Kühl
gas schwebende Schmieröl schmiert das Innere des Kom
pressors.
Wenn die Kühllast des Kompressors vom in Fig. 7 ge
zeigten Zustand ansteigt, steigt die Temperatur in
dem Verdampfer über den zuvor erwähnten Vorgabewert.
Auf der Grundlage dieser Temperaturänderung weist der
Computer C die Erregung des Solenoids 33 an. Wenn
durch die Erregung des Solenoids 33 der Zuführkanal
31 geschlossen wird, fällt der Druck in der Kurbel
kammer 2a in Übereinstimmung mit der Entweichung des
Drucks durch den Kanal 30 und durch das Druckentspan
nungsloch 21c. Folglich verringert sich der Neigungs
winkel der Taumelscheibe 15.
Durch die Verringerung des Neigungswinkels der Tau
melscheibe 15 bewegt sich das Schließelement 21 an
sprechend auf die Neigung der Taumelscheibe 15 durch
die Vorspannkraft der Feder 24. Die hintere Stirnflä
che 21e des Schließelements 21 entfernt sich daher
von der Positionierfläche 27. Durch diese Bewegung
steigt die offene Gasdurchtrittsfläche Sa im Saugka
nal 26 von Null auf S₂-S₁. Diese Querschnittsfläche
(S₂-S₁) verändert sich nicht, bis sich die Taumel
scheibe 15 zu der mittleren Position bewegt, die
durch die unterbrochene Linie in Fig. 7 angedeutet
ist. Da die offene Gasdurchtrittsfläche in dem Saug
kanal 26 konstant ist, selbst wenn der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 15 ansteigt, steigt der Betrag von
Kühlgas allmählich an, der von dem Saugkanal 26 in
die Saugkammer 3a strömt. Folglich steigt auch der
Betrag von Kühlgas allmählich an, der von der Saug
kammer 3a in die Zylinderbohrungen 1a gezogen wird
und gleiches gilt für die Auslaßverdrängung. Folglich
steigt der Auslaßdruck allmählich an und das
Lastdrehmoment des Kompressors verändert sich in ei
ner kurzen Zeitperiode nicht merklich.
Der ISC 42 führt eine Rückführregelung durch, um die
Leerlaufmotordrehzahl auf den Zielwert einzustellen,
während die Information über die Motordrehzahl vom
Drehzahlmesser 41 überprüft wird. Wenn die Last auf
den Kompressor drastisch ansteigt, fällt die Leer
laufmotordrehzahl wie beim Stand der Technik schnell
ab. Die Rückführregelung des ISC 42 kann diese
schnelle Änderung nicht nachsteuern, so daß der Motor
abgewürgt werden kann oder Computer C wiederholt das
Anregen und Entregen des elektromagnetischen Ventils
32 anweist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht
jedoch ein sanfter Anstieg des Lastdrehmoments des
Kompressors, während sich der Neigungswinkel der Tau
melscheibe 15 vom minimalen Neigungswinkel zum maxi
malen Neigungswinkel verändert. Daher arbeitet die
Rückführregelung des ISC 42 ansprechend auf eine Ver
änderung der Motordrehzahl gut, die durch den Anstieg
der Last des Kompressors verursacht wird. Ein Abwür
gen des Motors ist daher sehr unwahrscheinlich.
Selbst wenn das Solenoid 33 in dem Zustand in Fig. 6
aufgrund des AUS-Schaltens des Betätigungsschalters
40 oder aufgrund einer schnellen Änderung der Motor
drehzahl entregt wird, verringert sich der Neigungs
winkel der Taumelscheibe 15. Wenn der Betätigungs
schalter 40 AN-geschaltet wird oder die drastische
Veränderung der Motordrehzahl während des Zustandes
in Fig. 7 vorüber ist, wird das Solenoid 33 erregt
und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 steigt
an, wenn eine Kühllast vorhanden ist.
Mit dem Anhalten des Motors wird der Kompressor ange
halten und das Solenoid 33 entregt. Folglich wird der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 minimal und ver
bleibt in diesem Zustand.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Durchtritt von
Kühlgas in dem Saugkanal 26 durch den Außendurchmes
ser d der Drossel 20 und den Innendurchmesser D des
Saugkanals 26 beeinflußt. Es ist jedoch einfach, die
se Durchmesser geeignet auszuwählen. Die Drossel 20
ist einstückig auf der Achse des Schließelements 21
ausgebildet und der Saugkanal 26 liegt auf der Linie
in Verlängerung der Bewegungsbahn der Drossel 21. Der
Außendurchmesser d der Drossel 20 ist kleiner als der
Innendurchmesser D des Saugkanals 26. Selbst wenn die
Achse des Schließelements 21 geringfügig von der Ach
se des Saugkanals 26 versetzt ist, tritt daher die
Drossel 20 ruhig in den Saugkanal 26 ein oder ent
fernt sich von diesem. Der Saugkanal 26 wird daher
durch die Drossel 20 geeignet gedrosselt.
Da die Drossel 20 und das Schließelement 21 einstük
kig sind, können ihre Wirkungen einfach synchroni
siert werden, indem die Länge der Drossel 20 geeignet
gewählt wird. Da die von dem Schließelement 21 vor
stehende Drossel 20 in den Saugkanal 26 eintritt oder
sich davon entfernt, kann das Schließelement 21 kür
zer hergestellt werden.
Weiterhin bewegt sich bei diesem Ausführungsbeispiel
das Schließelement 21 ansprechend auf die Bewegung
der Taumelscheibe 15, um die Zufuhr des Kühlgases vom
externen Kühlkreislauf 35 in die Saugkammer 3a zu re
geln. Es ist daher möglich, das Auftreten einer Ver
eisung im Verdampfer 38 zu verhindern, wenn keine
Kühllast vorhanden ist und eine Änderung des
Lastdrehmoments zu unterdrücken, wenn sich der Nei
gungswinkel der Taumelscheibe 15 verändert. Obwohl
das Öffnen und Schließen des Kanals 31 aufgrund einer
Änderung der Kühllast immer wieder wiederholt werden
kann, erzeugen die Öffnungs- und Schließvorgänge kei
ne Stöße, weil die Drehmomentänderung wirkungsvoll
unterdrückt ist.
Ein in den Fig. 8 bis 10 gezeigtes Ausführungsbei
spiel wird nachfolgend beschrieben. Bei diesem Aus
führungsbeispiel ist ein Verdrängungsregelventil 43
an dem hinteren Gehäuse 3 angebracht, wie in Fig. 8
gezeigt ist. Der Druck in der Kurbelkammer 2a wird
durch dieses Regelventil 43 geregelt. Ein Ventilge
häuse 44, das das Regelventil 43 bildet, ist mit ei
ner ersten Öffnung 44a, einer zweiten Öffnung 44b,
einer dritten Öffnung 44c und einer vierten Öffnung
44d versehen. Die erste Öffnung 44a steht mit der
Kurbelkammer 2a über einen Kanal 45 in Verbindung.
Die zweite Öffnung 44b steht mit dem Saugkanal 26
über einen Kanal 46 in Verbindung. Die dritte Öffnung
44d steht mit der Saugkammer 3a über einen Kanal 47
in Verbindung. Die vierte Öffnung 44d steht mit der
Auslaßkammer 3b über einen Kanal 48 in Verbindung.
Eine Kammer 49 zum Erfassen des Saugdrucks steht mit
der zweiten Öffnung 44b in Verbindung. Der Druck in
dieser Kammer 49 wirkt gegen eine Einstellfeder 51
über eine Membran 50. Die Vorspannkraft der Einstell
feder 51 wird auf einen Ventilkörper 53 über die Mem
bran 50 und eine Stange 52 übertragen. Die Vorspann
kraft einer Rückführfeder 54 wirkt auf den Ventilkör
per 53 über ein auf Druck ansprechendes Element 55 in
der vierten Öffnung 44d. Diese Vorspannkraft der
Rückführfeder 54 wirkt in die Richtung zum Öffnen ei
ner Ventilöffnung 44e. Entsprechend einer Veränderung
des Saugdrucks in der Kammer 49 öffnet der Ventilkör
per 53 die Ventilöffnung 44e. Der Auslaßdruck wirkt
auf das auf Druck ansprechende Element 55 und die
Richtung der Wirkung ist gleich wie die Wirkungsrich
tung der Rückführfeder 54. Ein Druckverlust des Saug
drucks tritt in dem Saugkanal aufgrund der Länge der
Bahn auf, die sich von dem Verdampfer 38 zu dem Saug
kanal 26 erstreckt. Je größer der Auslaßdruck wird,
desto größer wird der Druckverlust. Der auf das auf
Druck ansprechende Element 55 wirkende Auslaßdruck
kompensiert den Druckverlust des Saugdrucks in dem
Saugkanal 26.
Die Auslaßkammer 3b ist mit der Kurbelkammer 2a über
einen Drosselkanal 56 verbunden. Wenn der Saugdruck
hoch ist und die Kühllast des Kompressors groß ist,
während das Solenoid 33 erregt wird, um den Zuführka
nal 31 zu schließen, steigt die Öffnungsweite der
durch den Ventilkörper 53 geöffneten Ventilöffnung
44e an. Das Kühlgas in der Auslaßkammer 3b unter ho
hem Druck strömt in die Kurbelkammer 2a über den
Drosselkanal 56. Wenn die Öffnungsweite der Venti
löffnung 44e größer wird, steigt der Betrag des Kühl
gases an, der von der Kurbelkammer 2a über den Kanal
30, einen Verbindungskanal 21d, den Kanal 45, die
Ventilöffnung 44e, die dritte Öffnung 44c und den Ka
nal 47 in die Saugkammer 3a strömt. Folglich fällt
der Druck in der Kurbelkammer 2a ab. Da der Saugdruck
in den Zylinderbohrungen 1a hoch ist, sinkt der Un
terschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 2a
und dem Saugdruck in den Zylinderbohrungen 1a. Ent
sprechend wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe
15 größer, wie in Fig. 8 gezeigt ist.
Wenn der Saugdruck niedrig ist und die Kühllast klein
ist, wird die Öffnungsweite der durch den Ventilkör
per 53 geöffneten Ventilöffnung 44e kleiner und der
Betrag des Gases sinkt, der von der Kurbelkammer 2a
in die Saugkammer 3a strömt. Folglich steigt der
Druck in der Kurbelkammer 2a an. Da der Druck in den
Zylinderbohrungen 1a klein ist, steigt die Differenz
zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Saug
druck in den Zylinderbohrungen 1a an. Daher wird der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 kleiner.
Wenn der Saugdruck sehr gering ist und keine Kühllast
am Kompressor anliegt, wird die Ventilöffnung 44e
durch den Ventilkörper 53 geschlossen, wie in Fig. 9
gezeigt ist. Wenn das Solenoid 33 entregt wird, öff
net sich der Kanal 31. Folglich steigt der Druck in
der Kurbelkammer 2a schnell an und der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 15 verschiebt sich unverzüglich zu
dem minimalen Niveau. Wenn das Solenoid in dem Zu
stand der Fig. 9 erregt wird, wird der Kanal 31 bloc
kiert und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15
steigt an.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 15 so geregelt, daß er sich konti
nuierlich ändert, wie oben beschrieben wurde. Der
Computer C regelt das elektromagnetische Ventil 32
auf der Grundlage der Information, die er von dem
Drehzahlmesser 41 und dem AN/AUS-Signal des Betäti
gungsschalters 40 wie beim ersten Ausführungsbeispiel
erhält.
Eine Drossel oder ein Vorsprung 120 ist einstückig an
der hinteren Stirnfläche 21e eines Schließelements
121 ausgebildet. Die Drossel 120 in diesem Ausfüh
rungsbeispiel hat wie die des vorangehenden Ausfüh
rungsbeispiels eine erste Fläche 120b₁ und eine zwei
te Fläche 120b₂. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist der
Außendurchmesser der Drossel 120 nahezu gleich wie
der Innendurchmesser des Saugkanals 26 und die Dros
sel 120 kann in den Saugkanal 26 eintreten. Wenn die
Drossel 120 in den Saugkanal 26 eintritt, berührt die
zweite Fläche 120b₂ eng die innere Wand des Saugka
nals 26.
Eine Drosselrille 120b₃ ist in der zweite Fläche
120b₂ ausgebildet. Bevor die Taumelscheibe 15 ihren
Neigungswinkel von der mittleren Position, die durch
die unterbrochene Linie in Fig. 9 angedeutet ist, zum
Minimalniveau verringert, tritt die zweite Fläche
120b₂ in den Saugkanal 26 ein. Gleichzeitig wird die
Querschnittsfläche der offenen Gasdurchtrittsfläche
des Saugkanals 26 auf die Querschnittsfläche der
Drosselrille 120b₃ beschränkt. Diese Situation verän
dert sich nicht, bis die Taumelscheibe 15 in die
durch die unterbrochene Linie in Fig. 9 angedeutete,
mittlere Position zurückkehrt. Selbst wenn der Nei
gungswinkel der Taumelscheibe 15 ansteigt, bleibt die
einen Gasdurchlaß erlaubende Querschnittsfläche des
Saugkanals 26 konstant. Daher steigt der Betrag von
Kühlgas allmählich an, das von dem Saugkanal 26 in
die Saugkammer 3a strömt. Dadurch wird ein allmähli
cher Anstieg des Betrags des von der Saugkammer 3a in
die Zylinderbohrungen 1a gezogenen Kühlgases verur
sacht, wodurch die Auslaßverdrängung allmählich an
steigt. Folglich steigt der Auslaßdruck allmählich
an, wodurch das Lastdrehmoment des Kompressors daran
gehindert wird, sich in einer kurzen Zeitperiode
merklich zu ändern. Ein Abwürgen des Motors ist daher
unwahrscheinlich.
Ein weiteres, in den Fig. 11 bis 13 gezeigtes Ausfüh
rungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Positionierfläche 27 auf
der zweiten Platte 5A vorgesehen und eine zylindri
sche Drossel 220 ist einstückig an der hinteren
Stirnfläche 21e eines Schließelements 221 ausgebil
det. Der Außendurchmesser der Drossel 220 ist nahezu
gleich wie der Innendurchmesser des Saugkanals 26 und
die Drossel 220 befindet sich immer in dem Saugkanal
26. Die Oberfläche der Drossel 220 ist im engen Kon
takt mit der Innenwand des Saugkanals 26.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist ein Schlitz 20c in
der Oberfläche der Drossel 220 ausgebildet. Der
Schlitz 20c weist einen ersten Schlitz 20c₁, der sich
vom nahe gelegenen Ende der Drossel 220 zu dessen
Mittenabschnitt mit einer einheitlichen Breite er
streckt und einen zweiten Schlitz 20c₂ auf, der sich
in Richtung des entfernten Endes der Drossel 220 vom
Mittenabschnitt aufweitet.
Die Fig. 11 zeigt die Taumelscheibe 15 an ihrem maxi
malen Neigungswinkel. Wenn die Taumelscheibe 15 die
durch die unterbrochene Linie in Fig. 12 angedeutete
Position erreicht, liegt der Neigungswinkel in der
Mitte zwischen der Minimal- und Maximalposition. Wenn
die Taumelscheibe 15 zwischen der Position aus Fig.
11 und der Position angeordnet ist, die durch die un
terbrochene Linie in Fig. 12 angedeutet ist, tritt
nur der zweite Schlitz 20c₂ in den Saugkanal 26 ein.
Unter dieser Bedingung strömt Kühlgas vom externen
Kühlkreislauf 35 über den zweiten Schlitz 20c₂ und
den ersten Schlitz 20c₁ in das Stauloch 13. Wenn sich
der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 zwischen ih
rem Maximalwert und ihrem mittleren Wert verändert,
wird die Querschnittsfläche des Gasdurchtritts zwi
schen dem Saugkanal 26 und dem Stauloch 13 zur Summe
der Querschnittsfläche des ersten Schlitzes 20c₁, der
in dem Stauloch 13 liegt, und der Querschnittsfläche
eines Teils des zweiten Schlitzes 20c₂.
Wenn sich die Taumelscheibe 15 zwischen der durch die
unterbrochene Linie in Fig. 12 angedeuteten Zwischen
position und der Position am Minimalwinkel befindet,
liegt der erste Schlitz 20c₁ in dem Saugkanal 26. Die
Querschnittsfläche zum Durchtritt des Kühlgases zwi
schen dem Saugkanal 26 und dem Stauloch 13 beschränkt
sich auf die eines Teils des ersten Schlitzes 20c₁,
der in dem Stauloch 13 liegt. Diese Querschnittsflä
che steigt allmählich an, bis die Taumelscheibe 15
die durch die unterbrochene Linie in Fig. 12 angedeu
tete Zwischenposition erreicht. Daher steigt der Be
trag des Kühlgases allmählich an, das von dem Saugka
nal 26 in die Saugkammer 3a strömt. Dies verursacht
einen allmählichen Anstieg des Betrags des Kühlgases,
das von der Saugkammer 3a in die Zylinderbohrungen 1a
gezogen wird, und einen Anstieg der Auslaßverdrän
gung. Folglich steigt der Auslaßdruck allmählich an,
wodurch die Last des Kompressors daran gehindert
wird, sich in einer Zeitperiode merklich zu ändern.
Daher ist ein Auftreten des Motorabwürgens sehr un
wahrscheinlich.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Drossel des
Saugkanals 26 wie gewünscht eingestellt werden, indem
die Breite des Schlitzes 20c geeignet gewählt wird,
so daß der Betrag des von dem Saugkanal 26 in die Zy
linderbohrungen 1a strömenden Gases geeignet geregelt
werden kann.
Nachfolgend wird ein in den Fig. 14 und 15 gezeigtes
Ausführungsbeispiel diskutiert. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel werden ein Schließelement 221 und die
Drossel 220 verwendet, die jeweils denselben Aufbau
wie des in den Fig. 11 bis 13 gezeigten Ausführungs
beispiels haben, und ein Teil des Zylinderblocks 1
wird als ein Teil des Saugkanals 26 genutzt. Genauer
gesagt ist eine zylindrische Kanalhülse 1c an dem Zy
linderblock 1 befestigt. Die Kanalhülse 1c ist in dem
Saugkanal 26 angeordnet, so daß der innere Abschnitt
der Kanalhülse 1c einen Teil des Saugkanals 26 bil
det. Die Drossel 220 ist immer in der Kanalhülse 1c
angeordnet. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe
15 von dem Minimalwert ansteigt, steigt die Quer
schnittsfläche des Durchtritts zwischen dem Saugkanal
26 und dem Stauloch 13 allmählich aufgrund der Bewe
gung der Drossel 220 wie bei dem in den Fig. 11 bis
13 gezeigten Ausführungsbeispiel an. Daher ändert
sich das Lastdrehmoment des Kompressors in einer kur
zen Zeitperiode nicht merklich und ein Abwürgen des
Motors ist unwahrscheinlich.
Das Vorsehen der Kanalhülse 1c in dem Zylinderblock 1
ermöglicht eine genaue Einstellung der Lagebeziehung
zwischen dem Stauloch 13 und dem Saugkanal 26. Es ist
dadurch möglich, einfach mit dem Spalt zwischen der
Außenfläche der Drossel 220 und der Innenwand der Ka
nalhülse 1c umzugehen. Dies vereinfacht die Drossel
regelung in dem Saugkanal 26.
Ein in den Fig. 16 und 17 gezeigtes Ausführungsbei
spiel wird nachfolgend diskutiert. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel sind ein Schließelement 321 und eine
zylindrische Drossel 320 voneinander getrennt ausge
bildet und die Drossel 320 befindet sich immer in dem
Saugkanal 26. Die Drossel 320 wird immer gegen-die
hintere Stirnfläche 21e des Schließelements 321 durch
die Vorspannkraft der Feder 24 in dem Saugkanal 26
gedrückt. Die Drossel 320 ist mit einem Schlitz 20c
ähnlich dem in den Fig. 11 bis 13 gezeigten Schlitz
ausgebildet. Wenn der Neigungswinkel der Taumelschei
be 15 vom Minimalwert ansteigt, steigen auch bei die
sem Ausführungsbeispiel die Querschnittsfläche des
Durchtritts zwischen dem Saugkanal 26 und dem Stau
loch 13 und möglicherweise die Querschnittsfläche des
Durchtritts zwischen dem Saugkanal 26 und der Saug
kammer 3a allmählich aufgrund der Wirkung der Drossel
320 an. Daher ändert sich die Last des Kompressors in
einer kurzen Zeitperiode nicht merklich und die Mög
lichkeit des Motorabwürgens ist reduziert.
Ein in den Fig. 18 und 19 gezeigtes Ausführungsbei
spiel wird nachfolgend beschrieben. Bei diesem Aus
führungsbeispiel ist der Verbindungskanal 21d in der
Oberfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser 21a
des Schließelements 21 ausgebildet. Ein Kanal 14 ist
in dem Zylinderblock 1 ausgebildet. Der Kanal 14 hat
einen Einlaß 14a, der sich zu der Innenwand des Stau
lochs 13 öffnet, und einen Auslaß, der sich zur Saug
kammer 3a öffnet. Wenn die Neigung der Taumelscheibe
15 maximal ist, wie in Fig. 18 gezeigt ist, ist der
Verbindungskanal 21d auf dem Schließelement 21 mit
dem Einlaß 14a des Kanals 14 verbunden. Wenn die Tau
melscheibe 15 zwischen der durch eine unterbrochene
Linie in Fig. 19 angedeuteten Zwischenposition und
der Position angeordnet ist, bei der die Neigung mi
nimal wird, wird der Verbindungskanal 21d von dem
Einlaß 14a getrennt.
Wenn die Neigung der Taumelscheibe 15 maximal wird,
wie in Fig. 18 gezeigt ist, verbindet das Druckent
spannungsloch 21c das Stauloch 13 mit dem Inneren des
Schließelements 21. Wenn die Neigung der Taumelschei
be 15 minimal ist, wie in Fig. 19 gezeigt ist, ver
bindet das Druckentspannungsloch 21c das Innere des
Schließelements 21 mit dem Verbindungsloch 4c. Daher
verbindet das Druckentspannungsloch 21c immer die
Kurbelkammer 2a mit der Saugkammer 3a.
Wenn die Neigung der Taumelscheibe 15 nahe an ihrem
Maximalwert ist, ist die Kurbelkammer 2a mit der
Saugkammer 3a über das Druckentspannungsloch 21c ver
bunden und über den Verbindungskanal 21a und den Ein
laß 14a mit der Saugkammer 3a verbunden. Wenn die
Taumelscheibe 15 zwischen der in Fig. 19 durch die
unterbrochene Linie angedeutete Zwischenposition und
der Position der Minimalneigung liegt, ist die Kur
belkammer 2a mit der Saugkammer 3a nur über das Druk
kentspannungsloch 21c in Verbindung. Entsprechend
verändert sich die Querschnittsfläche des Druckent
spannungskanals, der die Kurbelkammer 2a mit der
Saugkammer 3a verbindet, in Übereinstimmung mit der
Neigung der Taumelscheibe 15.
Die Querschnittsfläche S3 des Druckentspannungslochs
21c ist kleiner als die Querschnittsfläche S₄ des
Einlasses 14a des Kanals 14. Die Querschnittsfläche
S4 ist kleiner als die Querschnittsfläche des Kanals
30. Die Querschnittsfläche S₃ + S₄ ist so gewählt,
daß die Taumelscheibe 15 an ihrem maximalen Neigungs
winkel stabil gehalten wird. Die Querschnittsfläche
S₃ ist so gewählt, daß die Taumelscheibe 15 an ihrem
minimalen Neigungswinkel stabil gehalten wird, wenn
der Kanal 31 offen ist.
Während sich die Taumelscheibe 15 zu der in Fig. 19
durch die unterbrochene Linie angedeutete Zwischenpo
sition von der Position ihrer minimalen Neigung be
wegt, ist der Verbindungskanal 21d auf dem Schließe
lement 21 nicht mit dem Einlaß 14a des Kanals 14 ver
bunden. In diesem Zustand wird die Querschnittsfläche
des Druckentspannungskanals von der Kurbelkammer 2a
zu der Saugkammer 3a durch die Querschnittsfläche S₃
des Druckentspannungslochs 21c beschränkt. Wenn das
Kühlgas von der Kurbelkammer 2a zur Saugkammer 3a
ausgelassen wird, wird daher das Gas durch das Druk
kentspannungsloch 21c gedrosselt und die Druckredu
zierung in der Kurbelkammer 2a wird allmählich durch
geführt. Die Zeit, die die Taumelscheibe 15 benötigt,
um sich von der Position der minimalen Neigung zur
Position der maximalen Neigung zu bewegen, hängt von
der Größe der Querschnittsfläche S₃ des Druckentspan
nungslochs 21c ab.
Wenn die Neigung der Taumelscheibe 15 zwischen dem
Maximalwinkel und dem Minimalwinkel liegt, wird die
Querschnittsfläche des sich von der Kurbelkammer 2a
zu der Saugkammer 3a. erstreckenden Druckentspannungs
kanals (S₃) kleiner als die Querschnittsfläche S₃+S₄
gesetzt, um die Taumelscheibe 15 bei maximaler
Neigung stabil zu halten. Es ist daher möglich, die
Neigung der Taumelscheibe 15 von ihrem Minimalwert
langsam zu vergrößern. Dieser sanfte Anstieg der Nei
gung und die Drosselwirkung der Drossel 20 sichern
einen allmählichen Anstieg des Lastdrehmoments des
Kompressors, wenn sich die Taumelscheibe 15 von der
Position der minimalen Neigung zur Position der maxi
malen Neigung bewegt. Dadurch wird es der Rückführre
gelung durch den ISC 42 ermöglicht, einen Wechsel der
Motordrehzahl nachzufahren, so daß ein Motorabwürgen
weniger wahrscheinlich wird.
Ein in den Fig. 20 und 21 gezeigtes Ausführungsbei
spiel wird nachfolgend diskutiert. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel ist ein Verbindungsrohr 57 gleitend auf
der Drehwelle 9 gelagert. Zwischen das vordere Ende
des Verbindungsrohrs 57 und die Taumelscheibe 15 ist
ein Sicherungsring 58 zwischengesetzt. Ein am hinte
ren Ende des Verbindungsrohrs 57 vorgesehener Flan
schabschnitt 57a ist im Eingriff mit der inneren
Schale 25b des Kugellagers 25. Das Übertragungsrohr
28 ist auf dem Rohr 57 gelagert. Das Übertragungsrohr
28 liegt immer sowohl an der Taumelscheibe 15 als
auch an der inneren Schale 25b an. Das Schließelement
21 ist daher über das Verbindungsrohr 57 und das Rohr
28 mit der Taumelscheibe 15 in einer solchen Weise
gekoppelt, daß es auf die Neigung der Taumelscheibe
15 anspricht. Dadurch wird der Bedarf für die Feder
24 in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
beseitigt.
Ein erster Einlaß 14a und ein zweiter Einlaß 14b sind
in dem Kanal 14 in dem Zylinderblock 1 ausgebildet.
Wenn sich die Taumelscheibe 15 in der Nähe der Posi
tion der maximalen Neigung befindet, wie in Fig. 20
gezeigt ist, ist der Verbindungskanal 21d mit dem er
sten Einlaß 14a verbunden. Wenn sich die Taumelschei
be in der Nähe der Position des minimalen Neigungs
winkels befindet, wie in Fig. 21 gezeigt ist, ist der
Verbindungskanal 21d mit dem zweiten Einlaß 14b ver
bunden, wie in Fig. 21 gezeigt ist. Wenn sich die
Taumelscheibe 15 auf halber Strecke zwischen der Po
sition der minimalen Neigung und der Position der ma
ximalen Neigung befindet, wird die Querschnittsfläche
des Druckentspannungskanals gleich der des Druckent
spannungslochs 21c. Ein langsamer Anstieg der Neigung
der Taumelscheibe 15 von ihrem Minimalwert ist daher
möglich. Dieser sanfte Anstieg des Neigungswinkels
und die Drosselwirkung der Drossel 20 sichern einen
sanften Anstieg des Lastdrehmoments der Kompressors,
wenn sich die Taumelscheibe von der Position der mi
nimalen Neigung zur Position der maximalen Neigung
bewegt. Motorabwürgen ist daher sehr unwahrschein
lich. Wenn die Taumelscheibe minimal geneigt ist, ist
die Querschnittsfläche des Druckentspannungskanals
gleich wie die, wenn die Taumelscheibe maximal ge
neigt ist. Folglich ist der Betrag an Öl, das in dem
Kompressor zirkuliert, größer als der in dem in den
Fig. 18 und 19 gezeigten Ausführungsbeispiel und ent
sprechend ist die Schmierung verbessert.
Ein in den Fig. 22 und 23 gezeigtes Ausführungsbei
spiel wird im folgenden diskutiert. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel ist die Positionierfläche 27 auf der
zweiten Platte 5A vorgesehen und eine Drossel 420 ist
einstückig auf der hinteren Stirnfläche 21e eines
Schließelements 421 ausgebildet. Die Fläche 20d₀ der
Drossel 420 hat eine kegelförmige erste Fläche 20d₁
an dem entfernten Ende und eine kegelförmige zweite
Fläche 20d₂ an dem naheliegenden Ende. Die erste Flä
che 20d₁ und die zweite Fläche 20d₂ sind um die Achse
L der Drehwelle 9 ausgebildet. Die Neigung der zwei
ten Fläche 20d₂ ist kleiner als die Neigung der er
sten Fläche 20d₁.
Der Außendurchmesser der Drossel 420 an dem entfern
ten Ende ist geringfügig kleiner gewählt als der In
nendurchmesser des Saugkanals 26 und die Drossel 420
kann komplett in dem Saugkanal 26 liegen, wie durch
eine unterbrochene Linie in Fig. 22 angedeutet ist.
Wenn die Drossel 420 in den Saugkanal 26 komplett
eintritt, liegt die hintere Stirnfläche 21e auf der
Positionierfläche 27 auf, um den Saugkanal 26 zu
schließen.
Eine Kurve E der Grafik der Fig. 23 stellt einen
Wechsel der Querschnittsfläche des Saugkanals 26 über
den gesamten Bereich dar, in dem sich die Neigung der
Taumelscheibe vom Maximum zum Minimum ändert, das
heißt, in dem sich die Auslaßverdrängung vom Minimum
zum Maximum ändert. Eine horizontale Linie E1 stellt
die Querschnittsfläche Sa des Auslasses 260a des
Saugkanals 26 dar, wenn die Drossel in der in Fig. 22
gezeigten Position liegt; das heißt, wenn sie kom
plett von dem Saugkanal 26 entfernt ist.
Eine gerade Linie E2 stellt einen Wechsel der Quer
schnittsfläche des Kanals dar, während die Drossel
420 von der in Fig. 22 gezeigten Position in die Nähe
des Auslasses 26a des Saugkanals 26 bewegt wird. Eine
gerade Linie E3 stellt die Querschnittsfläche des Ka
nals dar, bis das meiste der ersten Fläche 20d₁ in
den Saugkanal 26 eingetreten ist. Eine gerade Linie
E4 stellt einen Wechsel der Querschnittsfläche des
Kanals dar, bis das meiste der zweiten Fläche 20d₂ in
dem Saugkanal 26 angeordnet ist. Die Querschnittsflä
che des Kanals, wenn die zweite Fläche 20d₂ in den
Saugkanal 26 eingetreten ist, wird durch S1 darge
stellt. Eine gerade Linie E5 stellt einen Wechsel der
Querschnittsfläche des Kanals dar, bis die Schließ
stirnfläche 21e an dem Auslaß 26a anliegt.
Die Neigung der zweiten Fläche 20d₂ ist mäßiger als
die Neigung der ersten Fläche 20d₁, so daß das Ver
hältnis des Wechsels der Querschnittsfläche des Saug
kanals 26, der durch die Drosselwirkung der zweiten
Fläche 20d₂ (E4) hervorgerufen wird, mäßiger als das
Wechselverhältnis E3 ist, das der ersten Fläche 20d₁
zugeordnet ist. Das Vorsehen der beiden Flächen 20d₁
und 20d₂ mit unterschiedlichen Neigungen ermöglicht
eine viel mäßigere Änderung der Querschnittsfläche
des Kanals 26, insbesondere wenn die Auslaßverdrän
gung klein ist. Daher steigt die Neigung der Taumel
scheibe allmählicher an und das Lastdrehmoment des
Kompressors steigt langsamer im Vergleich zu den vor
herigen Ausführungsbeispielen an. Es ist daher noch
unwahrscheinlicher als bei den vorherigen Ausfüh
rungsbeispielen, daß der Motor bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel abgewürgt wird.
Der Außendurchmesser der Drossel kann mehrschrittig
oder kontinuierlich verändert werden. Vom Standpunkt
der einfachen Bearbeitung ist es optimal, daß die
Fläche der Drossel aus zwei Flächen 20d₁ und 20d₂
hergestellt ist, die unterschiedliche Neigungen wie
bei diesem Ausführungsbeispiel haben.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe groß ist,
ist die offene Gasdurchtrittsfläche in dem Saugkanal
26 maximiert, wie durch die gerade Linie E1 angedeu
tet ist. Wenn dann der Saugkanal 26 gedrosselt wird,
steigt der Saugwiderstand an, so daß der volumetri
sche Wirkungsgrad fallen kann. Wenn der Neigungswin
kel der Taumelscheibe groß ist, wie in diesem Ausfüh
rungsbeispiel, sollte daher die Gasdurchtrittsfläche
des Saugkanal 26 nicht gedrosselt werden.
Ein in den Fig. 24 und 25 gezeigtes Ausführungsbei
spiel wird nachfolgend diskutiert. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel ist eine zylindrische Drossel 520 ein
stückig an der hinteren Stirnfläche 21e eines Schlie
ßelements 521 ausgebildet. Der Außendurchmesser der
Drossel 520 ist nahezu gleich wie der Innendurchmes
ser des Saugkanals 26. Ein Teil der Drossel 520 liegt
immer innerhalb des Saugkanals 26. Die Außenfläche
der Drossel 520 ist in engem Kontakt mit der Innen
wand des Saugkanals 26 und es befindet sich kein
Spalt zwischen beiden.
Wie in Fig. 25 gezeigt ist, ist ein trichterförmiger
Schlitz 20e in der Oberfläche der Drossel 520 ausge
bildet. Der Aufbau dieses Ausführungsbeispieles ist
gleich wie der des in den Fig. 11 bis 13 gezeigten
Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme des Unterschie
des in der Form des Schlitzes 20c. Der Schlitz 20e
weitet sich allmählich von dem nahen Ende zu dem ent
fernt liegenden Ende der Drossel 520 auf. Die Form
des Schlitzes 20e ist so gewählt, daß eine Änderung
der gasdurchtrittsgestattenden Fläche in dem Kanal 26
angenähert durch die Änderung ist, die durch die Kurve
E in Fig. 23 dargestellt ist. Daher ist ein An
stieg des Lastdrehmoments des Kompressors auch in
diesem Ausführungsbeispiel wie bei dem in Fig. 22 ge
zeigten Ausführungsbeispiel entspannt.
Die Drossel 520 dieses Ausführungsbeispiels kann ge
gen die Drossel 20 des Kompressors ausgetauscht wer
den, die einen Drosselkanal 56 und das Verdrängungs
regelventil 43 der Fig. 8 hat.
Die Saugdruckfläche an anderen Stellen als der Saug
kammer 3a umfaßt das Innere des Staulochs 13 und das
Verbindungsloch 4c, das durch das Schließelement von
der Kurbelkammer 2a in jedem der oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele getrennt ist.
Die Auslaßdruckfläche an anderen Stellen als der Aus
laßkammer 3b umfaßt das Innere der Auslaßöffnung 1b
und den externen Kühlkreislauf zwischen der Aus
trittsöffnung 1b und dem Verdampfer 36.
Ein in den Fig. 26(a) und 26(b) gezeigtes Ausfüh
rungsbeispiel wird im folgenden diskutiert. Der in
Fig. 28 gezeigte Kompressor ist ein Vergleichsbei
spiel zu diesem Ausführungsbeispiel. In diesem Aus
führungsbeispiel hat eine Drossel 620 nahezu Halbku
gelform, wobei die Spitze entlang einer zur Drehachse
L senkrechten Ebene abgeschnitten ist. Das heißt, daß
die Drossel 620 eine konvexe Fläche 20d hat. Die In
nenwand des Auslasses des Saugkanals 26 weitet sich
in Richtung auf die Drossel 620 auf, und bildet so
eine kegelförmig Aufnahmefläche 26a.
Wenn sich die Taumelscheibe 15 von der Position des
maximalen Neigungswinkels zur Position des minimalen
Neigungswinkels bewegt, bewegt sich die Drossel 620
nach hinten, während die Gasdurchtrittsöffnung zwi
schen der konvexen Fläche 20d und der Aufnahmefläche
26a allmählich gedrosselt wird. Wenn die konvexe Flä
che 20d die Aufnahmefläche 26a berührt, wird die Gas
durchtrittsfläche zwischen beiden Flächen 20d und 26a
zu Null, wodurch der Saugkanal 26 blockiert wird, wie
in Fig. 26(a) gezeigt ist. Das heißt, daß die Drossel
620 als Schließelement 21 in diesem Ausführungsbei
spiel dient. Genauer gesagt dient die konvexe Fläche
20d der Drossel 620 als die Schließfläche 21e in dem
in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, während die
Aufnahmefläche 26a als die Positionierfläche 27d
dient.
Wenn sich die Taumelscheibe 15 von der Position des
minimalen Neigungswinkels, wie in Fig. 26(b) gezeigt
ist, zu der Position des maximalen Neigungswinkels
bewegt, bewegt sich andererseits die Drossel 620 weg
von der Aufnahmefläche 26a, so daß die offene Gas
durchtrittsfläche zwischen der konvexen Fläche 20d
und der Aufnahmefläche 26a allmählich ansteigt.
Es ist aus beispielsweise Fig. 28 offensichtlich, daß
für den Aufbau, bei dem keine Aufnahmefläche in einem
Saugkanal 61 vorgesehen ist und eine Drossel 60 nicht
mit der Innenwand eines Saugkanals 61 in Eingriff
tritt, der Außendurchmesser ra der Drossel geringfü
gig kleiner gewählt werden sollte als der Innendurch
messer Ra des Saugkanals 61, selbst wenn Maßtoleran
zen in Betracht gezogen werden, um ein glattes Ein
treten der Drossel 60 in den Kanal 61 zu ermöglichen.
Selbst wenn die Drossel 60 in dem Saugkanal 61 ver
deckt ist und eine Schließfläche 62 an einer Positio
nierfläche 63 anliegt, um den Auslaß des Saugkanals
61 zu schließen, wodurch die Querschnittsfläche des
Durchtritts zu Null wird, wird die offene Gasdurch
trittsfläche in dem Spalt zwischen der Drossel 60 und
der Innenwand des Kanals 61 nicht zu Null.
Wenn das Öffnen des Saugkanals 61 beginnt oder im
Fall, daß sich die Taumelscheibe 15 von der Position
des minimalen Neigungswinkels zu der Position ihres
maximalen Neigungswinkels bewegt, steigt daher die
Querschnittsfläche des Kanals, durch den das Gas hin
durchtreten kann, linear von Null auf die Quer
schnittsfläche α (α = 2 πRaX), wobei X ein Abstand
zwischen der Positionierfläche 63 und der Schließflä
che 62 ist. Wie in Fig. 27 gezeigt ist, kann daher
die Querschnittsfläche des Kanals, durch den das Gas
hindurchtreten kann, drastisch ansteigen, so daß es
schwierig sein kann, eine stabile Verdrängungsrege
lung zu Beginn des Öffnens des Saugkanals 61 zu re
geln. Zum Zweck der Bezugnahme zeigt die zweipunkt
strichlierte Linie in Fig. 27 eine Änderung der Quer
schnittsfläche des Saugkanals 61, wenn die Drossel 20
nicht vorgesehen ist.
In diesem Ausführungsbeispiel dient die konvexe Flä
che 20d der Drossel 620 als das Schließelement 21,
wenn es die Aufnahmefläche 26a des Saugkanals 26 be
rührt. Wenn der Saugkanal 26 blockiert ist, kann da
her die Querschnittsfläche des gedrosselten Ab
schnitts auf Null gesetzt werden und die Quer
schnittsfläche des gedrosselten Abschnitts zu Beginn
des Öffnens des Saugkanals 26 steigt langsam von Null
an, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 27 an
gedeutet ist. Dieses Ausführungsbeispiel kann daher
einen drastischen Anstieg der offenen Gasdurchtritts
fläche im Vergleich mit dem in Fig. 28 gezeigten Bei
spiel unterdrücken.
Wenn sich das Schließelement 21 nach vorne bewegt,
bewegt sich der Punkt K, an dem die Drossel 620 der
Aufnahmefläche 26a am nächsten kommt, ebenfalls in
dieselbe Richtung. Mit anderen Worten ist der Betrag
der relativen Bewegung zwischen diesem Punkt K und
dem Schließelement 21 kleiner als der aktuelle Betrag
der Bewegung des Schließelements 21 und der Betrag
des Anstiegs des Spalts zwischen der Aufnahmefläche
26a und der Drossel 620 ist nicht proportional zum
Betrag der Bewegung des Schließelements 21. Wenn das
Öffnen des Saugkanals 26 anfängt, wird daher der Grad
des Anstiegs der Querschnittsfläche des Kanals unter
drückt, durch den das Gas durchtreten kann. Das un
terdrückt einen rapiden Anstieg der offenen Gasdurch
trittsfläche.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das oben diskutiert
ist, wird selbst beim Beginn des Öffnens des Saugka
nals 26 ein drastischer Anstieg der Querschnittsflä
che der offenen Gasdurchtrittsfläche und drastischer
Anstieg des Lastdrehmoments des Kompressors verrin
gert.
Weiterhin ermöglicht das Vorsehen der konvexen Fläche
20d auf der Drossel 620, daß die Querschnittsfläche
der offenen Gasdurchtrittsfläche allmählich ansteigt,
bevor die Drossel 620 aus dem Saugkanal 26 heraus
tritt. Das gewährleistet eine stabile Verdrängungsre
gelung, selbst nachdem das Öffnen des Saugkanals 26
begonnen hat.
Weiterhin liegt die Drossel 620 in diesem Ausfüh
rungsbeispiel auf der Aufnahmefläche 26a in dem mitt
leren Teil der konvexen Fläche 20d auf. Die Kraft zum
Zeitpunkt des Aufliegens wird daher verteilt, wodurch
irgendwelche Schäden an der Drossel 620 und der Auf
nahmefläche 26a vermieden werden, wodurch die Stand
zeit verbessert wird.
Zudem kommt die Drossel 620 an einem Teil der konve
xen Fläche 20d in Linienkontakt mit der Aufnahmeflä
che 26a, wodurch die Abdichtung verbessert wird. Da
her können die konvexe Fläche 20d und die Aufnahme
fläche 26a größere Toleranzen haben, was deren Her
stellung vereinfacht.
Die Erfindung kann ebenso in den folgenden Formen
ausgebildet werden, ohne daß der Bereich und der Kern
dieser Erfindung verlassen wird.
- (1) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Drossel 620 in hohler Form ausgebildet wer den.
- (2) Die Aufnahmefläche 26a kann aus einer konkaven Fläche bestehen, deren Krümmung größer als die der konvexen Fläche 20d ist.
- (3) Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine andere Drossel an das entfernte Ende der Drossel 620 so hinzugefügt werden, daß, nachdem die konvexe Fläche der Drossel 620 aus dem Stauloch 13 herausgetreten ist, die zusätzliche Drossel in dem Stauloch 13 angeordnet ist. Mit diesem Aufbau kann ein stabiler Drosselvorgang über den gesamten Ver drängungsbereich vorgesehen werden.
Ein Kompressor hat einen internen Kühlgaskanal, der
wahlweise mit einem externen Kühlkreislauf verbunden
wird und davon getrennt wird, der getrennt von dem
Kompressor vorgesehen ist. Der Kompressor hat einen
hin- und herbeweglichen Kolben in einer Zylinderboh
rung, die in einem Gehäuse ausgebildet ist, um Gas zu
komprimieren, das von dem externen Kühlkreislauf dem
internen Kühlgaskanal zugeführt wird. Eine Drehwelle
ist drehbar durch das Gehäuse gelagert. Eine Taumel
scheibe ist auf der Drehwelle gelagert, um sich mit
dieser einstückig zu drehen und gegenüber der Dreh
welle eine Neigungsbewegung durchzuführen. Die Tau
melscheibe ist zwischen einer Maximalneigung und ei
ner Minimalneigung beweglich. Eine Trennvorrichtung
trennt den internen Kühlgaskanal vom externen Kühl
kreislauf, wenn die Taumelscheibe minimal geneigt
ist. Ein Drosselelement drosselt den Betrag des durch
den internen Kühlgaskanal hindurchtretenden Gases in
Verbindung mit der Trennvorrichtung, wenn sich die
Taumelscheibe bewegt.
Claims (23)
1. Kompressor mit einem internen Kühlgaskanal
(26), der wahlweise mit einem externen Kühlkreislauf
(35) verbunden oder davon getrennt wird, der getrennt
vom Kompressor vorgesehen ist, wobei der Kompressor
einen sich hin- und herbewegenden Kolben (22) in ei
ner Zylinderbohrung (1a) hat, die in einem Gehäuse
(2, 3) ausgebildet ist, zum Komprimieren von Gas, das
von dem externen Kühlkreislauf (35) dem internen
Kühlgaskanal (26) zugeführt wird, mit folgenden Bau
teilen:
einer Antriebswelle (9), die drehbar durch das
Gehäuse (2, 3) gelagert ist;
einer Taumelscheibe (15), die auf der Drehwelle (9) gelagert ist, um sich einstückig mit der Drehwel le (9) zu drehen und eine Neigungsbewegung bezüglich der Drehwelle (9) durchzuführen, wobei die Taumel scheibe (15) zwischen einem maximalen Neigungswinkel und einem minimalen Neigungswinkel beweglich ist;
einer Trennvorrichtung (21) zum Trennen des in ternen Kühlgaskanals (26) vom externen Kühlkreislauf (35), wenn die Taumelscheibe (15) minimal geneigt ist; und
einer Drosselvorrichtung (20) zum Drosseln des Betrags des durch den internen Kühlgaskanal (26) hin durchtretenden Gases in Verbindung mit der Trennvor richtung (21), wenn sich die Taumelscheibe (15) be wegt.
einer Taumelscheibe (15), die auf der Drehwelle (9) gelagert ist, um sich einstückig mit der Drehwel le (9) zu drehen und eine Neigungsbewegung bezüglich der Drehwelle (9) durchzuführen, wobei die Taumel scheibe (15) zwischen einem maximalen Neigungswinkel und einem minimalen Neigungswinkel beweglich ist;
einer Trennvorrichtung (21) zum Trennen des in ternen Kühlgaskanals (26) vom externen Kühlkreislauf (35), wenn die Taumelscheibe (15) minimal geneigt ist; und
einer Drosselvorrichtung (20) zum Drosseln des Betrags des durch den internen Kühlgaskanal (26) hin durchtretenden Gases in Verbindung mit der Trennvor richtung (21), wenn sich die Taumelscheibe (15) be wegt.
2. Kompressor nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Regelvorrichtung (43) zum Erfassen des
Drucks des Gases im internen Kühlgaskanal (26), um
den Neigungswinkel der Taumelscheibe (15) ansprechend
auf den Druck in dem internen Kühlgaskanal (26) zu
regeln.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennvorrichtung (21) stromab einer Position
angeordnet ist, an der die Regelvorrichtung (43) den
Druck in dem internen Kühlgaskanal (26) erfaßt.
4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der interne Kühlgaskanal (26) folgende Bauteile
umfaßt:
einen ersten Kanal (30, 4c) zum Verbinden einer
in dem Gehäuse gebildeten Kurbelkammer (2a) mit einer
in dem Gehäuse gebildeten Saugkammer (3a), um das
Kühlgas von der Kurbelkammer (2a) in die Saugkammer
(3a) zu fördern;
einen zweiten Kanal (31) zum Verbinden einer Auslaßkammer (3b), die in dem Gehäuse gebildet ist, mit der Kurbelkammer (2a), um das Kühlgas von der Auslaßkammer (3b) zu der Kurbelkammer (2a) zu för dern; und
einen Zirkulationskanal, der den ersten und zweiten Kanal umfaßt, wobei der Zirkulationskanal beim Trennen des externen Kühlkreislaufs (35) vom in ternen Kühlgaskanal (26) gebildet wird.
einen zweiten Kanal (31) zum Verbinden einer Auslaßkammer (3b), die in dem Gehäuse gebildet ist, mit der Kurbelkammer (2a), um das Kühlgas von der Auslaßkammer (3b) zu der Kurbelkammer (2a) zu för dern; und
einen Zirkulationskanal, der den ersten und zweiten Kanal umfaßt, wobei der Zirkulationskanal beim Trennen des externen Kühlkreislaufs (35) vom in ternen Kühlgaskanal (26) gebildet wird.
5. Kompressor nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
einen Saugkanal (26) zum Verbinden des externen Kühlkreislaufs (35) mit dem internen Kühlgaskanal; und
eine Auslaßöffnung (1b) zum Verbinden der Aus laßkammer (3b) mit dem externen Kühlkreislauf (35), um das Kühlgas von der Auslaßkammer (3b) zum externen Kühlkreislauf (35) zu fördern.
einen Saugkanal (26) zum Verbinden des externen Kühlkreislaufs (35) mit dem internen Kühlgaskanal; und
eine Auslaßöffnung (1b) zum Verbinden der Aus laßkammer (3b) mit dem externen Kühlkreislauf (35), um das Kühlgas von der Auslaßkammer (3b) zum externen Kühlkreislauf (35) zu fördern.
6. Kompressor nach Anspruch 4 oder 5,
gekennzeichnet durch
einen Drosselkanal (56) zum Fördern des Kühlga
ses von der Auslaßkammer (3b) zur Kurbelkammer (2a).
7. Kompressor nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
ein Ventil (32) zum wahlweisen, auf die Be
triebsbedingungen des Kompressors ansprechenden Öff
nen und Schließen des zweiten Kanals.
8. Kompressor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventil ein elektromagnetisches Ventil (32)
umfaßt.
9. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch
einen Computer (C) zum Regeln des elektromagne
tischen Ventils (32) ansprechend auf Signale, die die
Betriebsbedingungen des Kompressors anzeigen.
10. Kompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennvorrichtung wahlweise den Saugkanal
(26) öffnet und schließt.
11. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis
10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennvorrichtung folgende Bauteile umfaßt:
ein Schließelement (21), das entlang des inter
nen Kühlgaskanals zwischen einer ersten Position, an
der das Schließelement (21) den Saugkanal (26) öff
net, und einer zweiten Position bewegbar ist, an der
das Schließelement (21) den Saugkanal (26) schließt;
einer Feder (24) zum Vorspannen des Schließele ments (21) in Richtung auf die erste Position; und
ein Regelelement (27) zum Regulieren des Schließelements (21) an der zweiten Position, wenn sich das Schließelement (21) auf die zweite Position zubewegt.
einer Feder (24) zum Vorspannen des Schließele ments (21) in Richtung auf die erste Position; und
ein Regelelement (27) zum Regulieren des Schließelements (21) an der zweiten Position, wenn sich das Schließelement (21) auf die zweite Position zubewegt.
12. Kompressor nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse eine Schließkammer (13) aufweist, in
der das Schließelement (21) untergebracht ist, und
daß die Schließkammer (13) mit dem Saugkanal (26) in
Verbindung ist.
13. Kompressor nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schließelement (21) eine im wesentlichen zy lindrische Form und ein geschlossenes Ende aufweist; die Drehwelle (9) ein vorderes Ende und ein hin teres Ende aufweist; und
ein vorderes Lager (12) und ein hinteres Lager (25) jeweils das vordere Ende und das hintere Ende lagert, wobei das hintere Ende (25) in dem Schließelement (21) angeordnet ist.
das Schließelement (21) eine im wesentlichen zy lindrische Form und ein geschlossenes Ende aufweist; die Drehwelle (9) ein vorderes Ende und ein hin teres Ende aufweist; und
ein vorderes Lager (12) und ein hinteres Lager (25) jeweils das vordere Ende und das hintere Ende lagert, wobei das hintere Ende (25) in dem Schließelement (21) angeordnet ist.
14. Kompressor nach einem der Ansprüche 5 bis
13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drosselvorrichtung zwischen einer inaktiven
Position, bei der die Drosselvorrichtung von dem
Saugkanal (26) entfernt angeordnet ist, und einer ak
tiven Position bewegbar ist, an der Drosselvorrich
tung in den Saugkanal (26) eintritt, um die Quer
schnittsfläche des Saugkanals (26) zu reduzieren.
15. Kompressor nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drosselvorrichtung einen Vorsprung (20) um
faßt, der sich von dem Schließelement (21) erstreckt,
wobei der Vorsprung (20) an einer inaktiven Position
angeordnet ist, wenn die Drosselvorrichtung von dem
Saugkanal (26) entfernt angeordnet ist und das
Schließelement (21) an der ersten Position angeordnet
ist, und das Schließelement (21) an einer aktiven Po
sition angeordnet ist, wenn die Drosselvorrichtung in
den Saugkanal (26) eintritt, um die Querschnittsflä
che des Saugkanals (26) zu reduzieren, wenn das
Schließelement (21) an der zweiten Position angeord
net ist.
16. Kompressor nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsprung (20) einen nächstliegenden, zylin
drischen Abschnitt (20a₂) mit einer kleineren Quer
schnittsfläche als die Querschnittsfläche des Saugka
nals (26) und einen entfernt liegenden, kegligen Ab
schnitt (20a₁) aufweist.
17. Kompressor nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsprung (20) zylindrisch ist und einen Au
ßendurchmesser aufweist, der im wesentlichen dem In
nendurchmesser des Saugkanals (26) entspricht, wobei
eine Rille (120b₃) auf dem Außenumfang des Vorsprungs
ausgebildet ist und sich in Längsrichtung des Vor
sprungs erstreckt.
18. Kompressor nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsprung eine zylindrische Wand (220), de
ren Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurch
messer des Saugkanals (26) entspricht, und einen
Schlitz (20c) hat, der mit dem Saugkanal (26) in Ver
bindung steht und sich dorthin aufweitet.
19. Kompressor nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsprung einen nächstliegenden, konvexen
Abschnitt (620) aufweist und der Saugkanal (26) eine
Öffnung (26a) aufweist, die sich zu dem entfernt lie
genden Abschnitt (620) aufweitet, und wobei sich der
entfernt liegende Abschnitt (620) zwischen einer in
aktiven Position, bei der entfernt liegende Abschnitt
(620) von der Öffnung getrennt angeordnet ist, und
einer aktiven Position bewegt, in der der entfernt
liegende Abschnitt (620) mit einer inneren Fläche der
Öffnung (26a) in Eingriff tritt, um den Saugkanal
(26) zu schließen.
20. Kompressor nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsprung eine Außenfläche aufweist, dessen
Durchmesser sich in Richtung zum entfernt liegenden
Abschnitt verringert.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHOKKI, KARIYA, AICHI, |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |