DE19713771C2 - Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung - Google Patents

Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor mit va­ riabler Förderleistung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verwendung in einer Klimaanlage. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Kompressor mit variabler Förder­ leistung, wie zum Beispiel einem Taumelscheibenkompressor, mit einfachwirkenden Kolben.
Kompressoren mit variabler Förderleistung sind beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr. 4 973 229 bekannt. Bei einem als Taumelscheibenkompressor ausgestalteten Kompressor mit varia­ bler Förderleistung, der für ein Kühlsystem einer Klimaanlage verwendet wird, ist die Taumelscheibe so konstruiert, daß sie bezüglich einer Längsachse des Kompressors geneigt ist. Wei­ terhin wird eine Anordnung verwendet, um den Druck in einem Raum zur Aufnahme der Taumelscheibe in einem Gehäuse, das heißt den Druck in einer Kurbelkammer, zu ändern. Demzufolge wird der Druck geregelt, der auf die Vorderseite der Kolben wirkt und der mit einer Kraft im Gleichgewicht gehalten wird, die durch den Gasdruck auf der Rückseite der Kolben erzeugt wird. Demzufolge wird ein Kippwinkel der Taumelscheibe verän­ dert, was einer Änderung des Hubs der Kolben und damit der Förderleistung entspricht. Schließlich erfolgt die Kontrolle des Druckes in der Taumelscheibenkammer durch Regelung des Druckes des Mediums, wel­ ches in die Kammer über ein Förderleistungsregelventil einge­ führt wird, welches auf den Einlaßdruck anspricht.
Bei dem Kompressor mit dem oben angegebenen Aufbau der Ein­ richtungen zum Herbeiführen einer variablen Förderleistung wird eine im wesentlichen abgedichtete Konstruktion der Kur­ belkammer benötigt, damit der Druck in dieser Kurbelkammer geregelt werden kann. Um eine solche abgedichtete Konstruk­ tion zu erhalten, wird eine Dichtungseinrichtung, wie zum Beispiel eine Dichtlippenanordnung zwischen der rotierenden Welle und dem Gehäuse, angeordnet. Die Kurbelkammer enthält jedoch eine reiche Atmosphäre eines unter einem hohen Druck und einer hohen Temperatur stehenden Leckgases aus den Ar­ beits- bzw. Druckkammern, insbesondere beim Arbeiten mit vol­ ler Förderleistung bei einer hohen geforderten Luft-Klimati­ sierleistung. Eine solche "reiche" Atmosphäre an Leckgas un­ ter hohem Druck und hoher Temperatur verursacht einerseits, daß die Lippendichtung schnell beschädigt wird, und bewirkt andererseits, daß diejenigen Teile, die sich an Stellen be­ finden, an denen eine relative Gleitbewegung erzeugt wird, schnell abgenutzt werden. Zur Bekämpfung dieser Probleme kann ein Material verbesserter Temperaturfestigkeit verwendet wer­ den oder eine zusätzliche Oberflächenbehandlung durchgeführt werden, was jedoch zu einem Kostenanstieg führt.
Im Hinblick auf die obige Situation wurde von den Erfindern des Anmeldungsgegenstandes eine Verbesserung vorgeschlagen, bei der die Kurbelkammer mit einer Einlaßöffnung versehen ist, welche mit einem äußeren Kanal in Verbindung steht, so daß umgewälztes Kältemittel einer niedrigeren Temperatur über die Kurbelkammer und den Einlaßkanal in eine Einlaßkammer im hinteren Gehäuse eingeführt wird. Weiterhin wird zum Ermögli­ chen einer Veränderung der Förderleistung des Kompressors in dem Einlaßkanal ein Einstellventil angeordnet, mit dessen Hilfe die wirksame Querschnittsfläche des Einlaßkanals einge­ stellt werden kann. Eine Einstellung der wirksamen Quer­ schnittsfläche des Einlaßkanals bewirkt nämlich, daß der Druck des gasförmigen Kältemittels an der vorderen Stirnflä­ che des Kolbens (Einlaßkammerdruck) variiert wird, wodurch eine variable Steuerung bzw. Regelung eines Kippwinkels der Taumelscheibe und damit des Hubes der Kolben erreicht wird. Weiterhin wird eine Regelung des Druckes in der Einlaßkammer mit Hilfe des Einstellventils durch den Betrieb eines Förder­ leistungsregelventils unterstützt, um einen im wesentlichen konstanten Druck des umgewälzten Kältemittels bei dem Kurbel­ kammerdruck zu erreichen, ähnlich wie dies beim Stande der Technik der Fall ist.
Diese Verbesserung des mit variabler Förderleistung arbeiten­ den Kompressors leidet jedoch daran, daß sie eine unzurei­ chende Reaktionsgeschwindigkeit der Regelcharakteristik bei einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit aufweist, und zwar aufgrund der großen Trägheit der Kolben. Während des Betrie­ bes mit hoher Geschwindigkeit besteht nämlich die Wahrschein­ lichkeit, daß die Taumelscheibe in einer Position angeordnet wird, die dem maximalen Kippwinkel der Taumelscheibe ent­ spricht. Dies bedeutet, daß eine Regelung des Druckes in der Taumelscheibenkammer auf einem im wesentlichen konstanten Wert zur Durchführung der Förderleistungsregelung des Kom­ pressors hauptsächlich durch Drosselung des Einlaßkanals er­ folgt. Eine solche verstärkte Drosselung des Einlaßkanals be­ wirkt in Kombination mit einer erhöhten Verlagerung der Kol­ ben, daß der Druck in der Einlaßkammer stark reduziert wird. Das unter stark reduziertem Druck stehende Gas wird dann einer Kompression in den Zylinderbohrungen unterworfen, wäh­ rend der Auslaßdruck aufgrund des Gasdrucks in der Auslaßkam­ mer im wesentlichen konstant gehalten wird, ohne durch die Drehzahl des Kompressors beeinflußt zu werden.
Folglich wird mit einem stark erhöhten Kompressionsverhältnis gearbeitet, das heißt mit einem hohen Verhältnis von Auslaß­ druck (Absolutwert) zu Einlaßdruck (Absolutwert). In diesem Fall erfolgt die Kompression des Gases in jeder Zylinderboh­ rung mit Hilfe des zugeordneten Kolbens im wesentlichen adia­ batisch. Folglich ist der Anstieg der Temperatur in dem Käl­ temittel durch die Kompression des gasförmigen Kältemittels bei gleichem Auslaßdruck um so stärker, je kleiner der Ein­ laßdruck für das Kältemittel ist. Mit anderen Worten kann also trotz einer niedrigen Einlaßtemperatur sowie eines nied­ rigen Einlaßdruckes bezüglich der Auslaßtemperatur ein hoher Temperaturanstieg in nicht vorhersagbarer Weise erzeugt wer­ den. Zur Vermeidung dieses Problems wurde eine Lösung vorge­ schlagen, bei der an dem Taumelscheibenelement zum Ausgleich der Trägheitskräfte, wie sie durch eine axiale Hin- und Her­ bewegung der Kolben verursacht werden, ein Gegengewicht mon­ tiert wird, wodurch die Druckdifferenz, das heißt die Diffe­ renz zwischen dem Kurbelkammerdruck und dem Einlaßkammer­ druck, reduziert wird, welche für die gewünschte Änderung der Förderleistung des Kompressors benötigt wird. Diese Lösung ist jedoch derzeit unpraktisch unter dem Aspekt einer erhöh­ ten Größe und eines erhöhten Gewichts des Kompressors sowie erhöhter Kosten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor mit variabler Förderleistung anzugeben, mit dem die oben aufgeführten Probleme überwunden werden, bzw. einen Kompressor mit variabler Förderleistung anzugeben, bei dem insbesondere bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit ein Anstieg der Auslaßtemperatur vermeiden wird, während eine einfache Kon­ struktion des Einlaßsystems für das Gas bezüglich der Kurbel­ kammer beibehalten wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Kompressor mit variabler Förder­ leistung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
Bei der vorliegenden Erfindung gemäß Patentanspruch 1 wird ein Einstellventil von dem Förderleistungsregelventil derart gesteuert bzw. geregelt, daß der Druck in einem Einlaßkanal, welcher eine Öffnung des Einstellventils enthält, um die wirksame Strömungsquerschnittsfläche zu kontrollieren, auf einen konstanten Wert geregelt wird, welcher zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Einlaßkammer liegt. Hierbei spricht das Förderleistungsregelventil auf ei­ nen Druck an, welcher zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Einlaßkammer liegt und welcher zur Steuerung bzw. Regelung der einstellbaren Ventileinrichtungen verwendet wird. Folglich ist eine relativ einfache Konstruk­ tion ausreichend, um die angestrebte Arbeitsweise gemäß vor­ liegender Erfindung zu erreichen.
Im Vergleich zum vorbekannten System, bei dem in der Kurbel­ kammer ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung, bei der der Druck in dem Strö­ mungsregelbereich auf einen konstanten Wert geregelt wird, daß der Druckabfall (die Druckdifferenz zwischen der Kurbel­ kammer und der Einlaßkammer) im Strömungsregelbereich während eines Arbeitens mit hoher Geschwindigkeit reduziert wird, was zu einer Reduzierung der Änderung des Kippwinkels der Taumel­ scheibe führt. Folglich wird verhindert, daß der Druck in der Einlaßkammer stark reduziert wird, das heißt es wird verhin­ dert, daß die Temperatur des am Auslaß abgegebenen Gases übermäßig erhöht wird.
Bei der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 gestattet die Verwendung eines spulenförmigen Ventilelements eine kontinu­ ierliche Änderung des effektiven Strömungsquerschnitts, wo­ durch eine idealisierte Arbeitsweise erreicht wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zei­ gen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelschei­ benkompressor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2;
Fig. 5A eine grafische Darstellung des Druckverlaufs an verschiedenen Stellen des Einlaßkanals des Kompressors gemäß dem Stande der Technik, bei dem der Druck in der Kurbelkammer geregelt wird; und
Fig. 5B eine der Darstellung gemäß Fig. 5A ähnliche Darstellung, wobei jedoch die Druckcharakte­ ristik im Einlaßkanal des Kompressors gemäß vorliegender Erfindung dargestellt ist.
Nachstehend werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorlie­ genden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich­ nungen erläutert werden. Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungs­ beispiel eines Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher einfach-wirkende Kolben aufweist, sowie einen Zylin­ derblock 10, ein vorderes Gehäuse 12, ein hinteres Gehäuse 14 und eine Ventilplatte 16. Der Zylinderblock 10 steht an sei­ nem vorderen Ende in Kontakt mit dem vorderen Gehäuse 12 und an seinem hinteren Ende über die Ventilplatte 16 in Kontakt mit dem hinteren Gehäuse 14. Die Teile 10 bis 16 sind mitein­ ander mit Hilfe von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Schraubbolzen 18 verbunden. Zwischen dem Zylin­ derblock 10 und dem vorderen Gehäuse 12 ist eine Kurbelkammer 21 ausgebildet.
Der Kompressor ist ferner mit einer Antriebswelle 22 verse­ hen, die ein äußeres Ende besitzt, welches in dem vorderen Gehäuse 12 mittels einer ersten Radiallagereinheit 24 drehbar gelagert ist und welche ein inneres Ende aufweist, welches in dem Zylinderblock mit Hilfe einer zweiten Radiallagereinheit 26 drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle 22 die Kur­ belkammer 21 durchgreift. Das vordere Ende der Antriebswelle 22 steht nach außen über das vordere Gehäuse 12 vor und ist über eine Kupplung (nicht gezeigt) und eine Riemenscheibe mit einem Antriebsriemenmechanismus (nicht gezeigt) mit der Kur­ belwelle einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs verbunden, so daß eine Drehbewegung der Kurbelwelle der Maschine bei einge­ schalteter Kupplung auf die Antriebswelle 22 übertragen wird.
Der Zylinderblock 10 ist mit mehreren in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Zylinderbohrungen 10-1 ver­ sehen, in welche einfach-wirkende Kolben 28 eingesetzt sind, so daß in den einzelnen Zylinderbohrungen 10-1 eine axiale gleitende Hin- und Herbewegung der Kolben 28 erhalten wird. An der Antriebswelle 22 ist angrenzend an die erste Lagerein­ heit 24 und in axialer Richtung auf der Außenseite derselben eine Wellendichtung 30 angeordnet, wodurch eine flüssigkeits­ dichte Abdichtung der Antriebswelle 22 bezüglich des vorderen Gehäuses 12 erreicht wird.
In der Kurbelkammer 21 ist mittels Verbindungseinrichtungen, wie zum Beispiel mittels Keileinrichtungen, ein Rotor 32 drehfest mit der Antriebswelle 22 verbunden. Zwischen dem Ro­ tor 32 und dem vorderen Gehäuse 12 ist eine Drucklagereinheit 34 angeordnet. Eine Taumelscheibe, welche bezüglich der Dreh­ achse der Antriebswelle 22 geneigt ist, befindet sich auf der von dem vorderen Gehäuse 12 abgewandten Seite des Rotors 32. Zwischen dem Rotor 32 und der Taumelscheibe 36 ist eine Feder 37 angeordnet, um die Taumelscheibe 36 mit einer von dem Ro­ tor 32 weg gerichteten Kraft zu beaufschlagen. Die Taumel­ scheibe 36 ist an ihrem äußeren Umfang mit flachen Gleitflä­ chen 36-1 versehen, welche in flächenhaftem Kontakt mit fla­ chen Oberflächen von Schuhen 38 mit im wesentlichen halbku­ gelförmiger Gestalt stehen. Die Schuhe 38 sind mit ihren sphärischen Oberflächen jeweils in eine sphärische Aussparung 28-1 eingepaßt, die in dem entsprechenden Kolben 28 ausgebil­ det ist.
Der Kompressor ist ferner mit einem Gelenkmechanismus 40 ver­ sehen, mit dessen Hilfe der Kippwinkel der Taumelscheibe 36 geändert werden kann, während gleichzeitig eine gemeinsame Drehung von Taumelscheibe 36 und Rotor 32 ermöglicht wird. Der Gelenkmechanismus weist ein Paar von Bügeln 42 mit Füh­ rungszapfen 44 sowie ein Paar von Haltearmen 46 auf. Die Bü­ gel 42 sind fest mit der dem Rotor 32 zugewandten Seite der Taumelscheibe 36 verbunden, und zwar an radial innerhalb von und im Abstand von den Gleitflächen 36-1 liegenden Stellen. Die Anordung des Paares von Bügeln 42 an der Taumelscheibe 36 ist dabei so getroffen, daß sich zwischen den beiden Bügeln eine Position T der Taumelscheibe 36 befindet, welche be­ wirkt, daß die Kolben 28 ihren oberen Totpunkt einnehmen. Da­ bei entspricht der obere Totpunkt T einer Position der Kolben 28, in der diese während der Drehbewegung der Taumelscheibe 36 in Fig. 1 ihre äußerste rechte Stellung einnehmen. Die bo­ denseitige bzw. untere Totpunktposition entspricht einer Po­ sition der Kolben 28, in der diese im Verlauf der Drehbewe­ gung der Taumelscheibe 36 ihre äußerste linke Stellung ein­ nehmen. Die Bügel 42 sind einstückig mit den Führungszapfen 44 ausgebildet. Jeder der Führungszapfen 44 bildet an seinem freien Ende einen sphärischen Teil 48. Die Taumelscheibe 36 bildet in ihrem radial zentralen Teil eine abgestufte Öffnung 36-2, in die die Antriebswelle 22 eingesetzt ist, so daß eine Kippbewegung der Taumelscheibe 36 ermöglicht wird. Weiterhin ist ein Gegengewicht 50 fest mit der dem Rotor 32 zugewandten Seite der Taumelscheibe 36 verbunden, und zwar in einer Posi­ tion der Taumelscheibe 36, welche bewirkt, daß die Kolben ih­ ren unteren Totpunkt einnehmen, wobei die Befestigung derart mittels geeigneter Einrichtungen, wie zum Beispiel eines Niets, erfolgt, daß das Gegengewicht 50 radial nach außen ab­ steht, das heißt von der Drehachse der Welle 22, wobei ein Kontakt mit den Schuhen 38 auf der dem Rotor 32 zugewandten Seite der Taumelscheibe 36 vermieden wird. Der maximale Kipp­ winkel der Taumelscheibe 36 wird dadurch begrenzt, daß ihre Vorderseite 36-3 in einem gegenüber dem Gegengewicht radial nach innen versetzten Bereich in Kontakt mit der Rückseite 32-1 des Rotors 32 gelangt. Im Gegensatz dazu wird der mini­ male Kippwinkel der Taumelscheibe 36 dadurch begrenzt, daß die Taumelscheibe mit der Kante 36-4 einer Senkbohrung in Kontakt mit einem runden Clip 52 gelangt, der in eine ring­ förmige Nut der Antriebswelle 22 eingesetzt ist. Die Paare von Halte- bzw. Stützarmen 46 sind mit einem oberen Teil des Rotors 32 derart verbunden, daß die Arme 46 nach hinten ra­ gen. Die Stützarme 46 sind mit Führungsöffnungen 46-1 verse­ hen, von denen die betreffenden sphärischen Teile 48 der Füh­ rungszapfen 44 aufgenommen werden. Die Führungsöffnung 46-1 ist nach unten in Richtung auf den Zylinderblock 10 geneigt und verläuft parallel zu der Ebene, welche durch die Dreh­ achse der Welle 22 und die Position T der Taumelscheibe 36 aufgespannt wird, in der der Kolben 28 seine obere Totpunkt­ position einnimmt. Aufgrund der paarweisen Anordnung der Füh­ rungszapfen 44 und der Stützarme 46 zu beiden Seiten bzw. rittlings bezüglich der Position T der Taumelscheibe 36, die dazu führt, daß der Kolben seine obere Totpunktposition ein­ nimmt, ist eine Kippbewegung der Taumelscheibe möglich, wäh­ rend die Taumelscheibe 36 gleichzeitig in einer Ebene gehal­ ten wird, welche quer zu der Ebene verläuft, welche durch die Drehachse der Antriebswelle und die Position T der Taumel­ scheibe 36 definiert wird, die zur Folge hat, daß der Kolben seine obere Totpunktposition einnimmt.
Das vordere Gehäuse 12 ist mit einer Einlaßöffnung 54 verse­ hen, welche stromabwärts von einem Verdampfer (nicht gezeigt) mit einem externen Kühlsystem verbunden ist und sich zu der Kurbelkammer 21 öffnet, um dieser ein gasförmiges Kältemittel aus dem äußeren Kühlkreislauf zuzuführen, wobei die Kurbel­ kammer als Einlaßpuffer dient. Am rückwärtigen Ende des Zy­ linderblocks 10 ist der Ventilplatte 16 gegenüberliegend eine im wesentlichen fünfeckige Aussparung 10-2 vorgesehen, so daß zwischen dem Zyliderblock 10 und der Ventilplatte 16 eine Ex­ pansionskammer 57 gebildet wird. In dem Zylinderblock 10 sind mehrere (fünf) in Umfangsrichtung im Abstand voneinander an­ geordnete und axial verlaufende Bohrungen 56 ausgebildet, derart, daß jede Bohrung 56 an ihrem vorderen Ende zu der Kurbelkammer 21 offen ist und an ihrem hinteren Ende offen zu der Expansionskammer 57.
Das hintere Gehäuse 14 ist an seinem vorderen Ende, welches der Ventilplatte 16 zugewandt ist, mit einer ringförmigen Aussparung 14-1 und einer radial außerhalb derselben liegen­ den weiteren ringförmigen weiteren Aussparung 14-2 versehen. Zwischen dem hinteren Gehäuse 14 und der Ventilplatte 16 wird durch die Aussparung 14-1 eine Einlaßkammer 59 gebildet und durch die Aussparung 14-2 eine Auslaßkammer 60. In gut be­ kannter Weise sind zwischen den Kolben 28 und der Ventil­ platte 16 Arbeitskammern bzw. Kompressionskammern 29 in den einzelnen Zylinderbohrungen 10-1 ausgebildet. In bekannter Weise sind Einlaßventile (nicht gezeigt) zum selektiven Öff­ nen und Schließen der entsprechenden Kompressionskammern mit der Einlaßkammer 59 über Einlaßöffnungen 61 verbunden, die in der Ventilplatte 16 ausgebildet sind, und Auslaßventile (nicht gezeigt) sind mit der Auslaßkammer 60 über Auslaßöff­ nungen 62 in der Ventilplatte 16 verbunden, um die entspre­ chenden Kompressionskammern selektiv zu öffnen oder zu schließen.
Der Zylinderblock 10 und das vordere Gehäuse 12 sind mit ra­ dial nach außen abstehenden Flanschbereichen 10A bzw. 12A verbunden, welche miteinander zusammenwirken, um dazwischen eine Dämpfungskammer 64 zu bilden, welche einerseits über einen Kanal (nicht gezeigt) in dem Gehäuse mit der Auslaßkam­ mer 60 in Verbindung steht und andererseits über eine Auslaß­ öffnung 67 in dem Flanschbereich 10A in Verbindung mit einem nicht gezeigten äußeren Kältemittelkanal, und zwar an einer Stelle stromaufwärts von dem Kondensator (nicht gezeigt).
In der Kammer 64 ist das Gehäuse 10 mit einem nach außen vor­ stehenden Teil 10B versehen, in dem eine Bohrung 10-3 ausge­ bildet ist, um darin ein Förderleistungsregelventil 66 aufzu­ nehmen, dessen Details weiter unten noch erläutert werden. Der Zylinderblock 10 ist ferner mit einer Bohrung 10-6 verse­ hen, welche sich zu der Bohrung 10-3 öffnet und zusammen mit den Bohrungen 14-4 und 14-5 in dem hinteren Gehäuse 14 einen Druckzuführkanal 65 bildet, der in Verbindung mit der Rück­ seite eines Einstellventilelements 68 steht.
Das hintere Gehäuse 14 ist ferner mit einem zylindrischen Teil 14-3 ausgestattet, in den das Einstellventilelement (ein spulenförmiges Ventilelement) 68 derart axial gleitverschieb­ lich eingesetzt ist, daß auf der Vorderseite des Einstellven­ tilelements eine Ventilkammer 70 gebildet wird, so daß die Ventilkammer 70 über eine Öffnung 16-1 in der Ventilplatte 16 mit der Expansionskammer 57 in Verbindung steht. Auf der ge­ genüberliegenden Seite des Einstellventilelements 68 ist eine Regel- bzw. Gegendruckkammer 71 vorgesehen. Der zylindrische Teil 14-3 des hinteren Gehäuses 14 ist mit einer Ventilöff­ nung 72 versehen, welche mit dem Einstellventilelement 68 zu­ sammenwirkt, um das Ausmaß der Öffnung der Ventilöffnung 72 in Übereinstimmung mit dem Druck in der Gegendruckkammer 71 zu regeln, die über den Druckzuführkanal 65 für den Auslaß­ druck offen ist. Zwischen einem Federsitz 76 am hinteren Ende der Welle 22 und dem Einstellventilelement 68 ist eine Feder 74 vorgesehen, die das Einstellventilelement 68 mit einer Fe­ derkraft in Richtung auf das hintere Gehäuse 14 beaufschlagt.
Wie aus dem vorstehenden Beschreibungsteil deutlich wird, steht die Kurbelkammer 21 mit der Einlaßkammer 59 über einen Einlaßkanal in Verbindung, der durch die Bohrungen 56, die Expansionskammer 57, die Öffnung 16-1, die Kammer 70 und die Ventilöffnungen 72 gebildet wird. Ferner bilden die Ven­ tilöffnungen 72 einen gedrosselten Bereich, der eine wirksame Durchflußfläche des Einlaßkanals bestimmt, welche vom Grad der Öffnung der Ventilöffnungen 72 kontrolliert wird, die ih­ rerseits durch das Einstellventilelement geregelt werden.
Der Zylinderblock 10 ist mit einer Öffnung 10-4 versehen, die an ihrem einen Ende zu der Kurbelkammer 21 offen ist und die an ihrem anderen Ende zu der Bohrung 10-3 offen ist. Der Zy­ linderblock 10 ist ferner mit einer Öffnung 10-5 versehen, die an ihrem einen Ende zu der Bohrung 10-3 offen ist und an ihrem anderen Ende zu der Einlaßkammer 59. Die Öffnungen 10-4 und 10-5 bilden einen Druckmeßkanal 69. Dieser Druckmeßkanal 69 und der Zuführkanal 65 stehen in Verbindung mit entspre­ chenden Öffnungen des Förderleistungsregelventils 66, wie dies weiter hinten noch vollständig beschrieben werden wird.
Gemäß Fig. 4 umfaßt das Förderleistungsregelventil 66 im Prinzip einen Grundkörper 78, der in der Bohrung 10-3 des Zy­ linderblocks 10 angeordnet ist, eine Ventilkugel 80 bzw. ein kugelförmiges Ventilelement 80, eine Ventilöffnung 81', einen druckempfindlichen Mechanismus 82 und eine Verbindungsstange 81 zum Verbinden des Mechanismus 82 mit dem Kugelventil 80. Der druckempfindliche Mechanismus 82 wird durch eine Buchse 83, einen oberen Verschlußstopfen 84, der in das obere Ende der rohrförmigen Buchse 83 eingeschraubt ist, eine obere Hal­ teplatte 86, die mit dem unteren Ende der Buchse 83 verbunden ist, eine untere Halteplatte 88, die mit dem Grundkörper 78 an dessen oberem Ende verbunden ist, welches aus der Öffnung 10-3 vorsteht, eine zwischen der oberen und der unteren Hal­ teplatte 86, 88 festgelegte Membran 90 und eine Feder 91 ge­ bildet, welche die Membran 90 nach unten drückt. Eine unter Atmosphärendruck stehende Kammer 92 wird durch die Buchse 83, den Stopfen 84, die obere Halteplatte 86 und die Membran 90 begrenzt. Die Buchse 83 ist mit einer Belüftungsöffnung 83-1 versehen, welche in Fluidverbindung mit der Kammer 92 steht, und zwar über einen Spalt, der zwischen der Buchse 83 und dem Stopfen 84 aufgrund eines Spiels bzw. eines toten Gangs vor­ handen ist, so daß die Kammer 92 unter dem Atmosphärendruck der Luft steht. Die Feder 91 liegt mit ihrem unteren Ende an einem Federsitz 94 an, der über eine Kugel 98 mit einem Hal­ tering 96 verbunden ist. Im einzelnen besitzt der Federsitz 94 an seiner Unterseite eine Nut mit V-förmigem Querschnitt, mit welcher die Kugel 98 in Eingriff steht, wobei diese in Kontakt mit einer inneren runden Aussparung des Halterings 96 steht. Infolgedessen führt eine Kompressionskraft der Feder 91 zu einer Verlagerung der Membran 90 nach unten.
Zwischen der Membran 90 und der unteren Halteplatte 88 ist eine Druckerzeugungskammer 100 vorgesehen, zu der Öffnungen 78-1 in dem Grundkörper 78 offen sind. Die Öffnungen 78-1 sind zu der Öffnung 10-3 in einer Position offen, in der die Öffnungen 10-4 und 10-5, welche die Druckmeßkammer 69 bilden, geöffnet sind. Infolgedessen ist die Einlaßkammer 59 zu der Druckerzeugungskammer 100 offen und erzeugt in dieser einen Druck, welcher zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 21 und dem Druck in der Einlaßkammer 59 liegt.
Ein Druckelement 102 mit becherförmiger Gestalt ist in der Druckerzeugungskammer 100 derart angeordnet, daß sein mit ei­ nem Flansch versehenes oberes Ende in Kontakt mit der Unter­ seite der Membran 90 steht, während eine Feder 104 das Druc­ kelement 102 mit einer nach oben gerichteten Kraft beauf­ schlagt.
Die Verbindungsstange 81, welche bezüglich des Grundkörpers 78 verschiebbar ist, stützt sich mit ihrem oberen Ende an dem Druckelement 102 ab. An ihrem unteren Ende ist die Verbin­ dungsstange 81 mit dem Kugelventil 80 verbunden.
Der Grundkörper 78 bildet an seinem unteren Ende eine längli­ che Aussparung 78-2, mit der ein ringförmiger unterer End­ stopfen 106 verschraubt ist, so daß zwischen dem Grundkörper 78 und dem Stopfen 106 eine Auslaßdruckkammer 108 gebildet wird. Zwischen dem Endstopfen 106 und einem Federsitz 112, auf dem das Kugelventil 80 sitzt, ist eine Schraubenfeder 110 angeordnet, so daß das Kugelventil 80 durch die Kraft der Fe­ der 110 nach oben gedrückt wird. Der Endstopfen 106 ist mit einer Öffnung 106-1 versehen, die der Druckauslaßkammer 108 ein Kommunizieren mit der Dämpfungskammer 64 ermöglicht. Der Grundkörper 78 ist mit Öffnungen 78-3 versehen, die in einer Position angeordnet sind, die der Öffnung 10-6 entspricht, die den Druckspeisekanal 65 bildet. Somit steuert das Kugel­ ventil 80 die Verbindung der Ventilöffnung 81', und damit der Gegendruckkammer 71, bezüglich der Auslaßdruckkammer 108. Schließlich ist in den Boden der Endkappe bzw. des Endstop­ fens 106 ein Filterelement 110 eingepaßt.
Während einer Unterbrechung der Drehbewegung der Welle 22 aufgrund eines Öffnens einer Kupplung (nicht gezeigt), wird in dem Kompressor ein vorgegebener Druck aufrechterhalten, der zusammen mit der Kraft der Feder 104 die Membran 90 nach oben drückt. Diese nach oben gerichtete Kraft auf die Membran 90 ist größer als die auf die Membran 90 von der Atmosphären­ druckkammer 92 nach unten ausgeübte Kraft aufgrund des Atmo­ sphärendruckes und der eingestellten Kraft der Feder 91. Folglich wird die Membran 90 nach oben bewegt, was zur Folge hat, daß das Kugelventil 80 aufgrund der Kraft der Feder 110 nach oben bewegt wird, so daß das Kugelventil an dem Ventil­ sitz der Ventilöffnung 81' anliegt, um diese zu schließen. Folglich wird eine Verbindung zwischen der Dämpfungskammer 64 und der Gegendruckkammer 71 über den Zuführkanal 65 verhin­ dert.
Ein Einschalten der Kupplung (nicht gezeigt) bewirkt, daß die Drehbewegung von der Kurbelwelle (nicht gezeigt) einer Brenn­ kraftmaschine auf die Antriebswelle 22, das heißt auf den Ro­ tor 32, übertragen wird. Die Drehbewegung des Rotors 32 wird über den Gelenkmechanismus 40 auf die Taumelscheibe 36 über­ tragen, wodurch bewirkt wird, daß die Kolben 28 in den be­ treffenden Zylinderbohrungen 10-1 axial hin- und herbewegt werden und mit der Kompression des Gases in den Arbeits- bzw. Kompressionskammern 29 der betreffenden Zylinder beginnen. Folglich bewirkt eine von der Ventilplatte 16 weg gerichtete Bewegung des Kolbens 28 eine Zunahme des Volumens der betref­ fenden Kompressionskammer 29, wodurch gasförmiges Kältemittel aus der Einlaßkammer 59 über die betreffende Einlaßöffnung 61 und das zugeordnete Einlaßventil (nicht gezeigt) in die Kom­ pressionskammer 29 eingeführt wird. Im Gegensatz dazu bewirkt eine Bewegung des Kolbens 28 in Richtung auf die Ventilplatte 16 eine Reduzierung des Volumens der betreffenden Kompressi­ onskammer 29, wodurch das gasförmige Kältemittel in der Kom­ pressionskammer komprimiert und dann über das entsprechende Auslaßventil (nicht gezeigt) und die Auslaßöffnung 62 in die Auslaßkammer 60 ausgestoßen wird.
Bei Beginn des Betriebes des Kompressors sind die Temperatur in der Fahrgastzelle bzw. in der Kabine sowie der Druck (ein in dem Speisekanal 69 erzeugter Druck) des aus dem Kältemit­ telkreislauf zu dem Kompressor umgewälzten Kältemittels hoch, so daß der in der Kammer 100 erzeugte Druck hoch genug ist, um das Kugelventil 80 in seiner Lage an seinem Sitz zu hal­ ten, wodurch der Druckzuführkanal 65 von der Druckauslaßkam­ mer 108 getrennt wird. Folglich wird in der Gegendruckkammer 71 ein kleiner Gegendruck aufrechterhalten, welcher bewirkt, daß sich das Einstellventilelement 68 unter der Kraft der Fe­ der 74 in Richtung auf das hintere Gehäuse 14 bewegt, wodurch das Ausmaß des Öffnens der Einstellöffnung 72 erhöht wird, wodurch wiederum der Druck in der Einlaßkammer 59 erhöht wird. Folglich wird eine Bedingung aufrechterhalten, bei der die Druckdifferenz zwischen der Einlaßkammer 59 und der Kur­ belkammer 21 unter einem vorgegebenen Wert liegt, wodurch ein maximaler Hub der Kolben 28 erreicht wird, der dazu führt, daß der Kompressor mit maximaler Förderleistung arbeitet.
Während des Kompressionsbetriebes wird das in einem gasförmi­ gen Zustand befindliche Kältemittel von dem externen Kühlsy­ stem, das heißt von einem Verdampfer (nicht gezeigt), über die Einlaßöffnung 54 umgewälzt und in die Kurbelkammer 21 ge­ leitet. Aus der Kurbelkammer 21 wird das Kältemittel über den Einlaßkanal, der durch die Bohrung 56, die Expansionskammer 57 und die Ventilöffnung 72 gebildet wird, in die einzelnen Zylinderbohrungen 10-1 (bzw. die Kompressionskammern 29) ein­ geleitet, wenn das entsprechende Einlaßventil (nicht gezeigt) geöffnet ist. Mit anderen Worten wird also die Kurbelkammer 21 ständig unter der Atmosphäre des einlaßseitigen Gases ge­ halten. Folglich werden durch das auf einer niedrigen Tempe­ ratur befindliche Kältemittel und die damit gemischten Schmiermittelpartikel eine wirksame Schmierung sowie Kühlung bezüglich der Teile in der Kurbelkammer 21 bewirkt, die Gleitbewegungen unterworfen sind, wodurch einerseits ihre Le­ bensdauer erhöht wird, während andererseits einer thermischen Verschlechterung entgegengewirkt wird, da aufgrund der klei­ nen Dichtungskraft an der Dichtlippeneinheit 30 die Wärmeer­ zeugung auf ein Minimum reduziert wird.
Das Kältemittel, welches in den Zylinderbohrungen 10-1 einer Kompression unterworfen wird, bewirkt, daß die betreffenden Auslaßventile (nicht gezeigt) geöffnet werden, und wird über die entsprechenden Auslaßöffnungen 62 in die Auslaßkammer 60 ausgestoßen. Die Auslaßkammer 60 steht in Verbindung mit der Dämpfungskammer 64, und zwar über einen in Fig. 1 nicht ge­ zeigten Kanal. Die Dämpfungskammer 64 arbeitet als Schall­ dämpfer zur Dämpfung eines Pulsierens des Druckes des Kälte­ mittels in der Auslaßkammer 60. Folglich wird über die Aus­ laßöffnung 67 und eine damit verbundene Schlauchverbindung (nicht gezeigt) Kältemittel mit reduzierten Druckschwankungen in das äußere Kühlsystem, das heißt einen Kondensator, abge­ geben. Dabei ist zu beachten, daß ein in der Dämpfungskammer 64 aus dem gasförmigen Kältemittel abgeschiedenes Schmiermit­ tel über Ölöffnungen (nicht gezeigt) in dem Gehäuse in die Kurbelkammer 21 zurückgeleitet wird.
Ein fortgesetztes Arbeiten des Kompressors mit voller Förder­ leistung bewirkt eine Reduzierung der Temperatur in der Fahr­ gastzelle, so daß der Druck in der Druckerzeugungskammer 100 unter den vorgegebenen Wert reduziert wird, so daß an der Membran 90 die gesamte nach oben gerichtete Kraft, nämlich die von dem Druck in der Kammer auf die Membran ausgeübte Kraft, zuzüglich der Kraft der Feder 104, nunmehr kleiner ist als die gesamte nach unten gerichtete Kraft, welche gleich der von dem Atmosphärendruck in der Kammer 92 auf die Membran 90 ausgeübten Kraft zuzüglich der Kraft der Feder 91 ist, so daß die Membran 90 nach unten verlagert wird, was über die Stange 81 auf das Kugelventil 80 übertragen wird, so daß ein Abheben des Kugelventils 80 von der Ventilöffnung 81' er­ folgt. Folglich wird die unter hohem Druck stehende Dämp­ fungskammer 64 über die Bohrung 10-3, die Öffnung 107, die Kammer 108, die Ventilöffnung 81', die Öffnung 78-3 und den Zuführkanal 65 zu der Gegendruckkammer 71 geöffnet, wodurch der Druck in der Kammer 71 erhöht wird, was zur Folge hat, daß das Einstellventilelement 68 von dem hinteren Gehäuse 14 wegbewegt wird, so daß das Ausmaß des Öffnens der Ventilöff­ nung 72 reduziert wird. Eine derartige Reduzierung des Ausma­ ßes der Öffnung der Ventilöffnung 72 bewirkt, daß der Druck in der Einlaßkammer 59 reduziert wird, so daß die Druckdiffe­ renz zwischen dem Druck in der Einlaßkammer 59 und dem Druck in der Kurbelkammer 21 größer wird als der vorgegebene Wert, was zur Folge hat, daß der Kippwinkel der Taumelscheibe 36, das heißt der Hub der Kolben, reduziert wird, so daß der Kom­ pressor in Richtung auf einen Betrieb mit geringer Förderlei­ stung verstellt wird, was bewirkt, daß der Druck in der Aus­ laßkammer 60 und damit in der Dämpfungskammer 64 reduziert wird. Somit wird der in der Kammer 100 erzeugte Druck auf ei­ nen vorgegebenen Wert geregelt. Anschließend wird der Druck in der Kurbelkammer 21 wieder aufgebaut, und zwar in Abhän­ gigkeit von der geforderten Klimatisierungsleistung, so daß das Förderleistungsregelventil 66 erneut eine Position ein­ nimmt, in der das Kugelventil 80 an dem Ventilsitz anliegt, so daß die Kraft der Feder 74 bewirkt, daß das Einstellventi­ lelement 68 in Richtung auf das hintere Gehäuse bewegt wird, so daß das Ausmaß des Öffnens der Ventilöffnung 72 wieder hergestellt wird.
Bei dem vorstehend erläuterten Betrieb erfolgt die Regelung des Ausmaßes der Drosselung an der Ventilöffnung 72 durch das Einstellventilelement 68 in einer kontinuierlichen Weise, so daß die Änderung der Förderleistung des Kompressors gleichmä­ ßig und sanft erfolgt, wodurch die Erzeugung eines Schocks verhindert wird. Weiterhin ist die angepaßte Anordnung des Einstellventilelements 68 bezüglich der Zylinderöffnung 10-3 des hinteren Gehäuses 14 derart, daß der Druck in dem Druck­ zuführkanal 65 mit kontrollierter Geschwindigkeit durch einen Leckfluß in die Kammer 70 abgebaut wird, das heißt über den Spalt zwischen den Teilen 68 und 14-3 in den Einlaßkanal, wo­ durch ein sanftes Zurückziehen des Einstellventilelements er­ möglicht wird. Kurz gesagt, wird bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel eine gleichmäßige Förderleistungsregelung in Abhängigkeit von der Belastung durch die Klimatisierung erreicht.
Nunmehr wird eine charakteristische Änderung des Druckes des Einlaßgases gemäß der Erfindung im Vergleich zum Stande der Technik erläutert.
Fig. 5A zeigt die Druckwerte des gasförmigen Kältemittels an verschiedenen Stellen des Kompressors in einem Einlaßsystem, nämlich in der Kurbelkammer, an der Drosselöffnung und in der Einlaßkammer, wo die Kontrolle in Abhängigkeit von dem Druck in der Kurbelkammer erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt eine Regelung des Ausmaßes der Drosselung an der Öffnung zur Ände­ rung der Förderleistung des Kolbens, das heißt des Kippwin­ kels der Taumelscheibe, in der Weise, daß in der Kurbelkammer ein konstanter Wert des Druckes erreicht wird. Wie in Fig. 5A gezeigt, ist das Ausmaß der Drosselung (des Druckabfalls) an der Drosselöffnung um so größer, je höher die Geschwindigkeit ist. Im einzelnen wird bei einer hohen Geschwindigkeit unter dem Einfluß der Trägheitskräfte der Kolben 28, die durch de­ ren Hin- und Herbewegung hervorgerufen werden, welche propor­ tional zur Drehzahl ist, eine Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer 21 und der Einlaßkammer 59, durch die Bewegung (der Hub) der Kolben 28 zu verändern ist, erhöht. Zur Erzie­ lung einer solchen erhöhten Druckdifferenz zwischen der Kur­ belkammer 21 und der Einlaßkammer 29 unter Aufrechterhaltung des vorgegebenen konstanten Druckes P0 in der Kurbelkammer wird der Einlaßkanal stark gedrosselt, wodurch in der Einlaß­ kammer ein stark verringerter Druck erzielt wird. In Fig. 5A ist die Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer und der Ein­ laßkammer mit dem Bezugszeichen ΔP bezeichnet.
Fig. 5B zeigt die Charakteristik der Druckwerte an den Stel­ len längs des Einlaßsystems gemäß vorliegender Erfindung. Im einzelnen zeigen die Kurven H2, M2 und L2 die Werte des Druckes in der Kurbelkammer 21, in dem gedrosselten Bereich (die Ventilöffnungen 72) und in der Einlaßkammer 59 unter den Bedingungen einer hohen, einem mittleren und einer niedrigen Drehzahl. Gemäß vorliegender Erfindung wird nicht der Druck in der Kurbelkammer auf einen konstanten Wert geregelt, son­ dern der Druck in der Druckerzeugungskammer 100 des Regelven­ tils 66, nämlich der Druck in dem Einlaßkanal, welcher den Drosselbereich (Öffnung 72) umfaßt, der auf einem Druck zwi­ schen dem Druck in der Kurbelkammer 21 und dem Druck in der Einlaßkammer 59 liegt. Die Einstellung erfolgt also in der Weise, daß der in der Kammer 100 erzeugte Druck auf einen konstanten Wert P0' geregelt wird, welcher dem Wert PL1 an der Öffnung in dem System gemäß Fig. 5A unter der Bedingung nied­ riger Geschwindigkeit L1 entspricht.
Selbst wenn das System gemäß vorliegender Erfindung mit hoher Geschwindigkeit arbeitet (unter der Bedingung einer hohen Last), wie dies durch die Kurve H2 gezeigt wird, wird der Druck an dem Einlaßkanal auf den vorgegebenen Druck P0' gere­ gelt, welcher größer ist als der Druck PH1 im gedrosselten Bereich des Systems gemäß Fig. 5a, was dazu führt, daß der Druck des gedrosselten Bereichs der Einlaßkammer entsprechend erhöht wird. Im Anschluß an die Reduzierung der Luftklimati­ sierungsbelastung wird aufgrund eines Zusammenwirkens des Re­ gelventils 66 und des Einstellventilelements 68 das Ausmaß der Drosselung des Einlaßkanals reduziert, wodurch der vorge­ gebenen konstante Druck P0' an dem Einlaßkanal einschließlich des gedrosselten Teils (der Ventilöffnungen 72) geregelt wird. Mit anderen Worten arbeitet also die vorliegende Erfin­ dung gemäß Fig. 5B im Gegensatz zu einer "direkten" Regelung für den gedrosselten Teil in dem System gemäß Fig. 5A mit einem Zusammenwirken des Förderleistungsregelventils 66 mit dem Einstellventilelement 68 zur Kontrolle des Kippwinkels der Taumelscheibe 36, derart, daß ein in dem Einlaßkanal ein­ schließlich des gedrosselten Teils erzeugter Druck auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird, was zu einer Reduzierung der Gasmenge führt, die in die Zylinderbohrungen 10-1 eingeleitet wird, sowie zu einer Erhöhung des Druckes in der Einlaßkammer 59. Folglich wird gemäß der Erfindung eine Zunahme des Druckes in dem gedrosselten Teil des Einlaßkanals, welcher den Werten PL1 bis PH1 in Fig. 5A entspricht, sowie eine re­ duzierte Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer 21 und der Einlaßkammer 59 erreicht, welche dem Wert ΔP - ΔP' ent­ spricht, wodurch verhindert wird, daß der Druck in der Ein­ laßkammer 59 übermäßig reduziert wird und damit die Auslaß­ temperatur des Gases übermäßig ansteigt.
Es ist wünschenswert, daß der Druck in dem Einlaßkanal im ge­ drosselten Bereich, das heißt an den Ventilöffnungen 72, di­ rekt durch die Kammer 100 des Regelventils 66 detektiert wird. Die Konstruktion des gezeigten Ausführungsbeispiels ge­ mäß Fig. 1 bis 4 ist jedoch ausreichend, um einen ähnlichen Effekt zu erreichen, bei dem die Kammer 100 in Verbindung mit dem Druckerfassungskanal 69 steht, der durch die Öffnung 10-4, die sich zu der Kurbelkammer 21 öffnet, und die Öffnung 10-5 gebildet wird, die sich zu der Einlaßkammer öffnet, so daß in der Kammer 100 ein kombinierter Druck zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Einlaßkammer 59 detektiert wird.
Bei der obigen Arbeitsweise des Kompressors gemäß vorliegen­ der Erfindung kann anders als beim Stand der Technik kein konstanter Druck in der Kurbelkammer 21 aufrechterhalten wer­ den, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist, was jedoch in der Pra­ xis nicht zu irgendwelchen nachteiligen Einflüssen führt.

Claims (5)

1. Kompressor mit variabler Förderleistung mit einem Zylin­ derblock mit in axialem Abstand voneinander angeordneten Enden und durchgehenden axial verlaufenden Zylinderboh­ rungen,
mit einem vorderen Gehäuse, welches mit einem vorderen Ende des Zylinderblockes verbunden ist, und mit einer zwischen dem Zylinderblock und dem vorderen Gehäuse aus­ gebildeten Kurbelkammer, mit einem hinteren Gehäuse, welches mit dem hinteren Ende des Zylinderblockes ver­ bunden ist, sowie mit einer Einlaßkammer und einer Aus­ laßkammer zwischen dem Zylinderblock und dem hinteren Gehäuse,
mit Kolben, die gleitverschieblich in zugeordneten Zy­ linderbohrungen angeordnet sind, derart, daß auf einer Seite jedes der Kolben eine Kompressionskammer gebildet wird,
mit einer in der Kurbelkammer angeordneten Taumelschei­ be, die gemeinsam mit einer axial verlaufenden Antriebs­ welle zu einer Drehbewegung antreibbar ist und gegenüber der Drehachse der Antriebswelle geneigt ist, wobei die Taumelscheibe mit den Kolben derart zusammenwirkt, daß diese in ihren zugeordneten Zylinderbohrungen zu einer Hin- und Herbewegung antreibbar sind, um das Volumen der zugeordneten Kompressionskammer zu erhöhen, so daß ein zu komprimierendes Gas aus der Einlaßkammer während der Bewegung der Kolben in der einen Richtung angesaugt wird, und um das Volumen der Kompressionskammern zu ver­ ringern, so daß das zunächst angesaugte Gas bei Bewegung der Kolben in entgegengesetzter Richtung komprimiert und dann in die Auslaßkammer ausgestoßen wird, wobei die Taumelscheibe derart angeordnet ist, daß ihr Kippwinkel bezüglich der Drehachse der Antriebswelle in Abhängig­ keit von der Differenz der Drücke in der Kurbelkammer und der Einlaßkammer variabel ist, und wobei die Kurbel­ kammer in Verbindung mit einem äußeren Kühlmittelkanal steht, um aus diesem zu komprimierendes gasförmiges Käl­ temittel aufzunehmen, wobei ein Einlaßkanal vorgesehen ist, über den die Kurbelkammer in Verbindung mit der Einlaßkammer steht, so daß dieser gasförmiges Kältemit­ tel zuführbar ist, wobei außerdem einstellbare Venti­ leinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die ef­ fektive Querschnittsfläche des Einlaßkanals variabel ist, sowie ein Förderleistungsregelventil mit dessen Hilfe die einstellbaren Ventileinrichtungen derart betä­ tigbar sind, daß der Druck an einer Stelle des Einlaßka­ nals auf einen vorgegebenen Wert regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderleistungsregelventil (66) auf einen Druck anspricht, der zwischen dem Druck in der Kurbelkammer (21) und dem Druck in der Einlaßkammer (59) liegt, um die einstellbaren Ventileinrichtungen (68) zu betätigen.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Ventileinrichtungen (68) ein spulen­ förmiges Ventilelement aufweisen, welches auf den Druck anspricht, der ihm von dem Förderleistungsregelventil (66) zuführbar ist.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die einstellbaren Ventileinrichtungen (68) ein spulenförmiges Ventilelement umfassen, welches in dem Gehäuse (14) gleitverschieblich angeordnet ist, um den freien Querschnitt einer Öffnung (72) in dem Einlaßkanal zu kontrollieren, und daß auf derjenigen Seite des spu­ lenförmigen Ventilelements (68), welche von der Öffnung abgewandt ist, an der der Druck von dem Förderleistungs­ regelventil (66) wirksam ist, eine Feder (74) vorgesehen ist, welche im Sinne einer Erhöhung des freien Quer­ schnitts der Öffnung (72) wirksam ist.
4. Kompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Förderleistungsregelventil (66) eine Membran (90)umfaßt, welche auf ihrer einen Seite eine Referenzdruckkammer (92) definiert, und auf ihrer gegen­ überliegenden Seite eine Druckerzeugungskammer (100), die mit der Kurbelkammer (21) sowie mit der Einlaßkammer (59) in Verbindung steht, und daß mit der Membran (90) ein Ventilelement (80) verbunden ist, mit dessen Hilfe die Zuführung des Auslaßdruckes zu den einstellbaren Ventileinrichtungen (68) in Abhängigkeit von der Druck­ differenz zwischen dem Druck in der Referenzdruckkammer (92) und der Druckerzeugungskammer (100) kontrollierbar ist.
5. Kompressor mit variabler Förderleistung mit einem Zylin­ derblock mit in axialem Abstand voneinander angeordneten Enden und durchgehenden axial verlaufenden Zylinderboh­ rungen,
mit einem vorderen Gehäuse, welches mit einem vorderen Ende des Zylinderblockes verbunden ist, und mit einer zwischen dem Zylinderblock und dem vorderen Gehäuse aus­ gebildeten Kurbelkammer, mit einem hinteren Gehäuse, welches mit dem hinteren Ende des Zylinderblockes ver­ bunden ist, sowie mit einer Einlaßkammer und einer Aus­ laßkammer zwischen dem Zylinderblock und dem hinteren Gehäuse,
mit Kolben, die gleitverschieblich in zugeordneten Zy­ linderbohrungen angeordnet sind, derart, daß auf einer Seite jedes der Kolben eine Kompressionskammer gebildet wird,
mit einer in der Kurbelkammer angeordneten Taumelschei­ be, die gemeinsam mit einer axial verlaufenden Antriebs­ welle zu einer Drehbewegung antreibbar ist und gegenüber der Drehachse der Antriebswelle geneigt ist, wobei die Taumelscheibe mit den Kolben derart zusammenwirkt, daß diese in ihren zugeordneten Zylinderbohrungen zu einer Hin- und Herbewegung antreibbar sind, um das Volumen der zugeordneten Kompressionskammer zu erhöhen, so daß ein zu komprimierendes Gas aus der Einlaßkammer während der Bewegung der Kolben in der einen Richtung angesaugt wird, und um das Volumen der Kompressionskammern zu ver­ ringern, so daß das zunächst angesaugte Gas bei Bewegung der Kolben in entgegengesetzter Richtung komprimiert und dann in die Auslaßkammer ausgestoßen wird, wobei die Taumelscheibe derart angeordnet ist, daß ihr Kippwinkel bezüglich der Drehachse der Antriebswelle in Abhängig­ keit von der Differenz der Drücke in der Kurbelkammer und der Einlaßkammer variabel ist, und wobei die Kurbel­ kammer in Verbindung mit einem äußeren Kühlmittelkanal steht, um aus diesem zu komprimierendes gasförmiges Käl­ temittel aufzunehmen, wobei ein Einlaßkanal vorgesehen ist, über den die Kurbelkammer in Verbindung mit der Einlaßkammer steht, so daß dieser gasförmiges Kältemit­ tel zuführbar ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hinteren Gehäuse (14) ein spulenförmiges Ventilelement (68) gleitverschieblich an­ geordnet ist, um in dem Einlaßkanal die freie Quer­ schnittsfläche einer einstellbaren Öffnung zu regeln, daß auf der von der einstellbaren Öffnung abgewandten Seite des spulenförmigen Ventilelements (68) eine Regel­ kammer (71) vorgesehen ist, daß eine erste Feder (74) vorgesehen ist, mit deren Hilfe das einstellbare Venti­ lelement (68) mit einer Federkraft zum vollständigen Öffnen der einstellbaren Öffnung beaufschlagbar ist, daß eine Membran (90) vorgesehen ist, die auf ihrer ei­ nen Seite eine Referenzdruckkammer (92) definiert und auf ihrer gegenüberliegenden Seite eine Druckerzeugungs­ kammer (100), und daß ein Ventilelement (80) vorgesehen ist, welches mit der Membran (90) in Verbindung steht, um eine Verbindung zu der unter dem Auslaßdruck stehen­ den Auslaßkammer (60) zu kontrollieren, daß eine zweite Feder (104) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Membran (90) mit einer Vorspannkraft zum Bewegen des Ventilele­ ments (80) in seinem geöffneten Zustand beaufschlagbar ist, daß die Druckerzeugungskammer (100) in Verbindung mit der Kurbelkammer (21) und der Einlaßkammer (59) steht, derart, daß in der Druckerzeugungskammer (100) ein Druck erzeugbar ist, der zwischen dem Druck in der Kurbelkammer (21) und dem Druck in der Einlaßkammer (59) steht, so daß das Ventilelement (80) die Zuführung des Auslaßdruckes zu der Regelkammer (71) steuert, um den freien Querschnitt der variablen Öffnung durch das spu­ lenförmige Ventilelement (68) in Abhängigkeit von dem in der Druckerzeugungskammer (100) erzeugten Druck zu re­ geln und auf diese Weise an einer Stelle des Einlaßka­ nals einen im wesentlichen konstanten Druck zu erhalten, der zwischen dem Druck in der Kurbelkammer (21) und dem Druck in der Einlaßkammer (59) liegt.
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EP0711918A2 (de) * 1994-11-11 1996-05-15 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Kältemittelverdichter mit veränderlicher Kapazität

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