DE19961767A1

DE19961767A1 - Verdichter mit variabler Verdrängung mit einem Verdrängungssteuergerät

Info

Publication number: DE19961767A1
Application number: DE19961767A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kawaguchi; Hideki Mizutani; Kiyohiro Yamada; Hiroyuki Nakaima
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2000-07-06
Also published as: US6250891B1; JP2000186668A; FR2788816A1

Abstract

Ein Verdichter mit variabler Verdrängung, der die Gasverdrängung durch Steuerung des Drucks in einer Kurbelkammer (121) variiert, umfasst eine Antriebswelle (18), Kolben (28) zur Verdichtung des Gases und eine Taumelscheibe (20). Die Taumelscheibe ist in der Kurbelkammer angeordnet und dreht einstückig mit der Antriebswelle und variiert den Hub der Kolben. Die Neigung der Taumelscheibe relativ zu der Antriebswelle wird zwischen maximalen und minimalen Stellungen variiert. Eine Verdrängungsrückstellfeder (27) neigt die Taumelscheibe. Ein Ende (271) der Rückstellfeder ist an einem vorbestimmten Teil der Antriebswelle befestigt.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter mit variabler Verdrängung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuergerät zur Steuerung der Neigung einer Taumelscheibe in einem Verdichter mit variabler Verdrängung.

Die japanische geprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2-9188 beschreibt einen Verdichter mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp. Der Verdichter umfasst eine Taumelschei be und Kolben. Die Taumelscheibe, welche in einem Kurbelge häuse (Drucksteuerkammer) angeordnet ist, bewegt sich zusammen mit einer Antriebswelle und neigt sich bezüglich der Antriebswelle. Die Hübe der Kolben verändern sich in Übereinstimmung mit der Neigung der Taumelscheibe. Wenn der Druck in dem Kurbelgehäuse relativ hoch ist, ist die Nei gung der Taumelscheibe klein, was den Verdichter veran lasst, mit einer kleinen Verdrängung zu arbeiten. Wenn der Druck in dem Kurbelgehäuse relativ niedrig ist, ist die Neigung der Taumelscheibe groß, was den Verdichter veran lasst, mit einer großen Verdrängung zu arbeiten. Ein Einstellen des Drucks in dem Kurbelgehäuse steuert die Verdrängung des Verdichters. Es ist wichtig, eine präzise Minimalneigungsstellung der Taumelscheibe zu bestimmen und die Neigung der Taumelscheibe präzise zu steuern. In dem in der Veröffentlichung 2-9188 beschriebenen Verdichter ist die Taumelscheibe zwischen zwei Federn angeordnet, d. h. einer Verdrängungsrückstellfeder und einer Neigungsvermin derungsfeder. Die Rückstellfeder ist zwischen einem an der Antriebswelle befestigten Sprengring und einer Gelenkkugel angeordnet, die die Taumelscheibe an der Antriebswelle hält. Die Rückstellfeder berührt ständig die Gelenkkugel und drückt die Taumelscheibe sich zu neigen. Die Rückstell feder erhöht die Neigung der Taumelscheibe von der mini malen Neigungsstellung und hilft, die Verdrängung wieder herzustellen. Die Rückstellfeder bestimmt zudem genau die Minimalneigungsstellung der Taumelscheibe, was den Leistungsbedarf vermindert.

Um eine bestimmte Minimalneigung der Taumelscheibe aufrecht zu erhalten, ist die Minimalneigung durch die Minimallänge der Rückstellfeder (die Länge, wenn sie vollständig zusammengedrückt ist) bestimmt. Je länger die Rückstell feder ist, wenn sie nicht zusammengedrückt ist, um so länger ist sie, wenn sie zusammengedrückt ist. Folglich bestimmt auch die nicht zusammengedrückte Länge der Rück stellfeder den Abstand zwischen der Gelenkkugel und dem Sprengring in der Minimalneigungsstellung der Taumelschei be. Mit anderen Worten, je länger die nicht zusammenge drückte Länge der Rückstellfeder ist, umso größer wird der Abstand zwischen der Gelenkkugel und dem Sprengring in der Minimalneigungsstellung, was die axiale Länge des Verdichters vergrößert.

Um den Abstand zwischen der Gelenkkugel und dem Sprengring in der Minimalneigungsstellung zu vermindern, kann die Charakteristik der Rückstellfeder verändert werden. Beispielsweise kann die Länge der Feder vermindert werden und die Feder kann gehärtet werden. Wenn jedoch die Länge der Rückstellfeder kleiner ist als der Abstand zwischen der Gelenkkugel und dem Sprengring bei der maximalen Neigung, bewegt sich die Feder entlang der Antriebswelle, was Geräusche und Beschädigung des Verdichters hervorrufen kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Verdichter zu schaffen, in welchem die Erzeugung von Geräuschen und die Beschädigung des Verdichters verhindert ist.

Um die obige Aufgabe zu lösen, ist mit der vorliegenden Erfindung ein Verdichter mit variabler Verdrängung geschaf fen. Die Verdrängung wird variiert, indem der Druck in einer Kurbelkammer gesteuert wird. Der Verdichter umfasst eine Antriebswelle, einen Kolben zur Verdichtung eines Gases, eine in der Kurbelkammer angeordnete Taumelscheibe und eine Verdichtungsrückstellfeder. Die Taumelscheibe dreht einstückig mit der Antriebswelle. Die Neigung der Taumelscheibe relativ zu der Antriebswelle bestimmt den Hub des Kolbens. Die Neigung der Taumelscheibe wird zwischen einer maximalen Neigungsstellung und einer minimalen Nei gungsstellung variiert. Die Verdrängungsrückstellfeder drückt die Taumelscheibe zur Vergrößerung ihres Winkels. Die Rückstellfeder belastet die Taumelscheibe nicht, wenn die Taumelscheibe in oder nahe der maximalen Neigungs stellung ist. Ein Ende der Rückstellfeder ist an einem vorbestimmten Teil der Antriebswelle befestigt.

Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung zeigen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die für neu gehalten werden, werden nachfolgend insbesondere in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt. Die Erfindung, zusammen mit deren Zielen und Vorteilen, kann am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung und die derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Verdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs einer Linie 2-2 des Verdichters von Fig. 1 ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs einer Linie 3-3 des Verdichters von Fig. 1 ist;

Fig. 4 eine Teilschnittansicht ist, die die Taumelscheibe in der maximalen Neigungsstellung zeigt;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht ist, die die Taumelscheibe in der minimalen Neigungsstellung zeigt;

Fig. 6 ein Graph ist, der die Verdichterverdrängung oder den Neigungswinkel auf der horizontalen Achse und die resultierende Kraft der Neigungsverminderungsfeder und der Verdrängungsrückstellfeder auf der vertikalen Achse zeigt;

Fig. 7 eine Teilschnittansicht ist, die eine Taumelscheibe in der maximalen Neigungsstellung in einem Verdichter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 8 eine Teilschnittansicht ist, die eine Taumelscheibe in der maximalen Neigungsstellung in einem Verdichter gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 9 eine Teilschnittansicht ist, die eine Taumelscheibe in der maximalen Neigungsstellung in einem Verdichter gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 10 eine Teilschnittansicht ist, die eine Taumelscheibe in der maximalen Neigungsstellung in einem Verdichter gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein vorderes Gehäuseelement 12 an dem vorderen Ende eines Zylinderblocks 11 befestigt. Ein hinteres Gehäuseelement 13 ist an dem hinteren Ende des Zylinderblocks 11 über eine Ventilplatte 14, Ventilbil dungsplatten 15, 16 und eine Halterbildungsplatte 17 befestigt. Eine Kurbelkammer (Drucksteuerungskammer) 121 ist zwischen dem vorderen Gehäuseelement 12 und dem Zylin derblock 11 begrenzt. Eine Antriebswelle 18 erstreckt sich durch die Kurbelkammer 121. Ein vorderes Ende (linkes Ende in Fig. 1) der Antriebswelle 18 ist außerhalb der Kurbel kammer 121 angeordnet und durch eine externe Antriebswelle oder einen Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) über eine Riemen scheibe und einen Riemen (nicht gezeigt) angetrieben. Das vordere Ende der Antriebswelle 18 ist drehbar durch das vordere Gehäuseelement 12 über ein Radiallager 51 gehalten und das hintere Ende (rechtes Ende in Fig. 1) ist drehbar durch den Zylinderblock 11 über ein Radiallager 52 gehal ten.

Eine Stützplatte 19 ist an der Antriebswelle 18 befestigt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfasst eine Taumelscheibe ein Paar Verbindungsstücke 21, 22. Führungsstifte 23, 24 stehen jeweils von den entsprechenden Verbindungsstücken 21, 22 vor. Die Stützplatte 19 umfasst ein Paar von Führungs löchern 191, 192. Die Köpfe der Führungsstifte 23, 24 sind jeweils in den entsprechenden Führungslöchern 191, 192 aufgenommen. Die Taumelscheibe dreht einstückig mit der Antriebswelle 18 und neigt sich bezüglich der Antriebswelle 18 in Übereinstimmung mit den Positionen der Führungsstifte 23, 24 in den Führungslöchern 191, 192.

Wenn sich die Taumelscheibe 20 in Richtung der Stützplatte 19 bewegt, nimmt die Neigung der Taumelscheibe zu. Die maximale Neigung der Taumelscheibe 20 ist durch die Anlage der Stützplatte 19 gegen die Taumelscheibe 20 begrenzt. Fig. 1 und 4 zeigen die Taumelscheibe 20 in der maximalen Neigungsstellung. Eine Neigungsverminderungsfeder 25 ist zwischen der Stützplatte 19 und der Taumelscheibe 20 angeordnet. Die Verminderungsfeder 25 drückt die Taumel scheibe 20 von der Stützplatte 19 weg, d. h. sie ist bestrebt, die Neigung der Taumelscheibe 20 zu vermindern.

Eine ringförmige Positioniernut 181 ist in der Antriebs welle 18 zwischen der Taumelscheibe 20 und dem Radiallager 52 ausgebildet. Ein Sprengring 26 ist in die Positioniernut 181 eingesetzt. Eine Rückstellfeder 27 ist zwischen der Taumelscheibe 20 und dem Sprengring 28 angeordnet. Das nahe Ende 271 der Rückstellfeder 27 ist an dem Sprengring 26 befestigt. Die Länge der Rückstellfeder 27, wenn keine Kraft aufgebracht wird, ist kürzer als der Abstand zwischen der Taumelscheibe 20 und dem Sprengring 26, wenn die Taumelscheibe 20 in der maximalen Neigungsstellung ist. Weil das nahe Ende 271 an dem Sprengring 26 befestigt ist, ist die Rückstellfeder 27 daran gehindert, sich entlang der Antriebswelle 18 zu bewegen. Wenn der Abstand zwischen der Stützplatte 19 und der Taumelscheibe 20 zunimmt, nimmt die Neigung der Taumelscheibe 20 ab. Wenn die Neigung der Taumelscheibe 20 abnimmt, berührt die Taumelscheibe 20 die Rückstellfeder 27 und drückt diese zusammen. Wenn die Rückstellfeder an ihre Grenze zusammengedrückt ist, ist die Neigung der Taumelscheibe 20 minimal. Fig. 5 zeigt die Taumelscheibe in der minimalen Neigungsstellung. Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 bezüglich einer auf die Antriebswelle 18 senkrechten Ebene ist etwas größer als 0°.

In Fig. 6 zeigt die Linie D1 die Kennlinie der Vermin derungsfeder 25 und die Linie D2 zeigt die Kennlinie der Rückstellfeder 27. Die gebogene Linie E zeigt die resultierende Kennlinie der Federn 25, 27.

Der Zylinderblock 11 umfasst Zylinderbohrungen 111, die jeweils die Kolben 28 aufnehmen. Eine Drehung der Taumel scheibe 20 wird über Schuhe 29 in eine Reziprokation der Kolben 28 in den Zylinderbohrungen 111 umgewandelt.

Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt ist, sind eine Ansaugkammer 131 und eine Ausschubkammer 132 durch das hintere Gehäuse 13 und die Platte 17 begrenzt. Ansauganschlüsse 141 und Aus schubanschlüsse 142 sind in der Ventilplatte 14 und in den Ventilbildungsplatten 15, 16 ausgebildet. Die Ventil bildungsplatte 15 umfasst Ansaugventile 151 und die Ventil bildungsplatte 16 umfasst Ausschubventile 161. Während des Ansaughubs der Kolben 28 gestatten es die Ansaugventile 151 einem Kühlmittelgas in der Ansaugkammer 131 durch die entsprechenden Ansauganschlüsse 141 zu den Zylinderbohrun gen 111 zu fließen. Kühlmittelgas in den Zylinderbohrungen 111 wird durch die Kolben verdichtet und wird durch die Ausschubanschlüsse 142 in die Ausschubkammer 132 ausgescho ben. Eine Strömung von den Zylinderbohrungen 111 in die Ausschubkammer 132 ist durch die Ausschubventile 161 gestattet. Halter 171, welche an der Halterbildungsplatte 17 ausgebildet sind, begrenzen die Bewegung der entsprechenden Ausschubventile 161.

Ein Axiallager 30 ist zwischen der Stützplatte 19 und dem vorderen Gehäuseelement 12 angeordnet. Das Axiallager 30 empfängt eine Ausschubreaktionskraft, die von den Zylinder bohrungen 111 über die Kolben 28, die Schuhe 29, die Taumelscheibe 20, die Verbindungsstücke 21, 22 und die Führungsstifte 23, 24 auf die Stützplatte 19 aufgebracht wird.

Ein externer Kältemittelkreis 33 verbindet einen Ansaug durchlass 31 mit einem Ausschubdurchlass 32. Der Ansaug durchlass 31 bringt Kältemittelgas in die Ansaugkammer 131 ein und der Ausschubdurchlass 32 empfängt Kältemittelgas aus der Ausschubkammer 132. Der externe Kältemittelkreis 33 umfasst einen Kondensator 34, ein Expansionsventil 35 und einen Verdampfer 36. Das Expansionsventil 35 ist ein tempe raturgesteuertes automatisches Expansionsventil, welches die Flussrate von Kältemittel in Übereinstimmung mit der Fluktuation der Gastemperatur in dem Auslass des Verdamp fers 36 steuert.

Ein Begrenzungsventil 37 ist in dem Ausschubdurchlass 32 aufgenommen. Das Begrenzungsventil 37 umfasst einen becher förmigen Ventilkörper 371, einen Sprengring 372 und eine Feder 373. Der Ventilkörper 371 gleitet axial in dem Aus schubdurchlass 32, der Sprengring ist an der Innenwand des Ausschubdurchlasses 32 befestigt und die Feder 373 ist zwi schen dem Sprengring 372 und dem Ventilkörper 371 angeord net. Der Ventilkörper 371 schließt eine Ventilbohrung 321. Die Feder 373 drückt den Ventilkörper 371 in Richtung der Ventilbohrung 321. Ein Bypass 322 ist in dem Ausschubdurch lass 32 zwischen der Ventilbohrung 321 und dem Sprengring 372 ausgebildet. Der Bypass 322 bildet einen Teil des Aus schubdurchlasses 32. Eine Bypassbohrung 374 ist in der Umfangswand des Ventilkörpers 371 ausgebildet. Wenn der Ventilkörper 371 in der in Fig. 1 und 4 gezeigten geöffne ten Stellung ist, fließt Kältemittelgas in der Ausschub kammer 132 über die Ventilbohrung 321, den Bypass 322, die Bypassbohrung 374 und das hohle Zentrum des Ventilkörpers 371 in den externen Kältemittelkreis 33. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, schließt der Ventilkörper 371, die Ventil bohrung 321, wenn er in seiner geschlossenen Stellung ist, was Kältemittel daran hindert, von der Ausschubkammer 132 zu dem externen Kältemittelkreis 33 zu fließen.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Verdrängungssteuerventil 39 in einem Bedruckungsdurchlass 38 angeordnet, der die Ausschubkammer 132 mit der Kurbelkammer 121 verbindet. Ein Zapfdurchlass 50 verbindet die Kurbelkammer 121 mit der Ansaugkammer 131. Kältemittelgas in der Kurbelkammer 121 fließt durch den Zapfdurchlass 50 in die Ansaugkammer 131.

Das Steuerventil 39 umfasst einen Balg 40, welcher ein Teil einer Druckfühleinrichtung 47 bildet. Der Druck in der Ansaugkammer 131 wird über Kältemittelgas auf den Balg 40 aufgebracht. Der Druck in der Ansaugkammer 131 gibt die Kühllast auf den Verdichter wieder. Der Balg 40 ist mit einem Ventilkörper 41 verbunden. Der Ventilkörper 41 schließt eine Ventilbohrung 42. Eine Öffnungsfeder 48 drückt den Ventilkörper zum Öffnen der Ventilbohrung 42. Der Luftdruck in dem Balg 40 und eine Druckfühlfeder 401 drücken den Ventilkörper 41 zum Öffnen der Ventilbohrung 42. Ein Solenoid 43 umfasst einen festen Eisenkern 431, eine Spule 432 und einen bewegbaren Eisenkern 433. Wenn elektrischer Strom auf die Spule 432 aufgebracht wird, wird der bewegbare Kern an den festen Kern 431 angezogen. Dies bedeutet, dass der Solenoid 43 den Ventilkörper 41 beauf schlagt, um die Ventilbohrung 42 gegen die Kraft der Öffnungsfeder 48 zu schließen. Eine Folgefeder 49 drückt den bewegbaren Kern 433 in Richtung des festen Kerns 431. Ein Computer C steuert die Stromversorgung zu dem Solenoid 43.

Die Größe der Öffnung der Ventilbohrung 42 ist durch das Gleichgewicht der Kräfte einschließlich einer elektro magnetischen Kraft, die an dem Solenoid 43 erzeugt wird, der Kraft der Folgefeder 49, der Kraft der Öffnungsfeder 48 und der Kraft der Druckfühleinrichtung 47 bestimmt. Der Computer C führt einen Strom zu dem Solenoid 43 zu, wenn ein Klimaanlagenschalter 44 eingeschaltet wird, und unter bricht die Stromversorgung, wenn der Schalter 44 aus geschaltet wird. Der Computer C ist mit einem Temperatur wähler 45 und einem Temperaturdetektor 46 verbunden. Der Computer C steuert die Stromversorgung zu dem Solenoid 43 auf der Basis von Informationen einschließlich einer Solltemperatur, die durch den Temperaturwähler 45 einge stellt ist, und der Temperatur in dem Fahrgastraum, die durch den Temperaturdetektor 46 erfasst ist. Die Öffnungs größe der Ventilbohrung 42 wird durch den zu dem Solenoid zugeführten Strom eingestellt, was den Ansaugdruck variiert. Die Öffnungsgröße der Ventilbohrung 42 ist klein, wenn der zugeführte Strom groß ist, was die Zuführung von Kältemittelgas aus der Ausschubkammer 132 in die Kurbelkam mer 121 vermindert. Weil Kältemittelgas in der Kurbelkammer 121 kontinuierlich zu der Ansaugkammer 131 durch den Zapf durchlass 50 fließt, nimmt der Druck in der Kurbelkammer 121 allmählich ab. Dies erhöht die Neigung der Taumelschei be 20 und die Verdrängung. Die Zunahme der Verdrängung vermindert den Ansaugdruck. Andererseits ist die Öffnungs größe der Ventilbohrung 42 groß, wenn der zugeführte Strom klein ist. Weil eine große Menge an Kältemittelgas von der Ausschubkammer 132 der Kurbelkammer 121 zugeführt wird, nimmt der Druck in der Kurbelkamer 121 allmählich zu. Dies vermindert die Neigung der Taumelscheibe 20 und die Ver drängung. Die Abnahme der Verdrängung erhöht den Ansaug druck.

Wenn die Stromversorgung zu dem Solenoid 43 während des Betriebs des Fahrzeugmotors unterbrochen wird, wird die Öffnungsgröße der Ventilbohrung 42 maximiert, wodurch die Taumelscheibe 20 in die in Fig. 5 gezeigte minimale Nei gungsstellung bewegt wird. Der Ausschubdruck des Verdich ters ist niedrig, wenn die Taumelscheibe 20 in der mini malen Neigungsstellung ist. Wenn die Taumelscheibe 20 in der minimalen Neigungsstellung ist, ist die Kraft des Gasdrucks, der auf das stromaufwärtige Ende des Begren zungsventils 37 aufgebracht wird, kleiner als die Resultierende aus der Kraft der Feder 373 und der Kraft des Kühlmittelgasdrucks, der auf das stromabwärtige Ende des Begrenzungsventils 37 aufgebracht wird. Wenn folglich die Taumelscheibe 20 in der minimalen Neigungsstellung positi oniert ist, schließt der Ventilkörper 371 die Ventilbohrung 321 und unterbricht die Zuführung von Kältemittelgas zu dem externen Kältemittelkreis 33.

Weil die Taumelscheibe 20 in der minimalen Neigungsstellung leicht geneigt ist, stoßen die Kolben 28 weiterhin Kälte mittelgas aus den Zylinderbohrungen 111 in die Ausschub kammer 132 aus. Das Kältemittelgas in der Ausschubkammer 132 fließt durch den Bedruckungsdurchlass 38 in die Kurbel kammer 121. Das Kältemittelgas in der Kurbelkammer 121 fließt durch den Zapfdurchlass 50 in die Ansaugkammer 131. Das Kältemittel in der Ansaugkammer 131 wird in die Zylin derbohrungen 111 angesaugt und wird dann in die Ausschub kammer 132 ausgeschoben. Dies bedeutet, dass, wenn die Taumelscheibe 20 in der minimalen Neigungsstellung ist, ein Zirkulationsdurchlass in dem Verdichter ausgebildet ist. Das Zirkulationsgas passiert die Ausschubkammer 132, welche ein Ausschubdruckbereich ist, den Bedruckungsdurchlass 38, die Kurbelkammer 121, den Zapfdurchlass 50, die Ansaugkam mer 131, welche ein Ansaugdruckbereich ist, und die Zylin derbohrungen 111. Weil die Drücke in der Ausschubkammer 132, der Kurbelkammer 121 und der Ansaugkammer 131 ver schieden sind, zirkuliert Schmieröl in dem Kältemittelgas durch den Zirkulationsdurchlass und schmiert die Verdich terteile.

Wenn die Stromversorgung zu dem Solenoid 43 erneut gestar tet wird, wird die Öffnungsgröße der Ventilbohrung 42 ver mindert. Dies vermindert den Druck in der Kurbelkammer 121, erhöht die Neigung der Taumelscheibe 20 und erhöht den Aus schubdruck. In dem Ausschubdurchlass 32 wird die Kraft des Gasdrucks, der auf das stromaufwärtige Ende des Begren zungsventils 37 aufgebracht wird, größer als die Resul tierende aus der Kraft der Feder 373 und der Kraft des Gasdrucks, der auf das stromabwärtige Ende des Begren zungsventils 37 aufgebracht wird. Im Ergebnis wird die Ventilbohrung 321 geöffnet, wodurch es ermöglicht ist, dass Kältemittelgas in der Ausschubkammer 132 in den externen Kältemittelkreis 33 fließt.

Wenn der Motor angehalten ist und der Betrieb des Verdich ters angehalten ist, wird das Steuerventil 39 entregt, wo durch die Taumelscheibe 20 vorübergehend in die minimale Neigungsstellung bewegt wird. Dann wird der Druck in dem Verdichter allmählich gleichmäßig. Wenn die Drücke der Ausschubkammer 132, der Kurbelkammer 121 und der Ansaugkam mer 131 gleich sind, wird die Taumelscheibe 20 von der minimalen Neigungsstellung in eine Startneigungsstellung durch die Kraft der Rückstellfeder 27 bewegt, d. h. durch die resultierende Kraft der Kräfte der Verminderungsfeder 25 und der Rückstellfeder 27. Die Neigung der Taumelscheibe 20 in der Startneigungsstellung ist größer als jene der minimalen Neigungsstellung. Wenn die Taumelscheibe in der Startneigungsstellung zu drehen beginnt, nimmt, unabhängig von den Federn 25 und 27, die Neigung der Taumelscheibe 20 rasch durch die Verminderung des Drucks in der Kurbelkammer 121 zu, was durch das Schließen der Ventilbohrung 42 bedingt ist.

Wenn die Ventilbohrung 42 durch die Stromversorgung zu dem Solenoid 43 während der Drehung der Taumelscheibe 20 geschlossen ist, wird der Druck in der Kurbelkammer 121 niedriger als der Druck in der Ausschubkammer 132. Folglich bewegt die Rückstellfeder 27 die Taumelscheibe 20 in Rich tung der Startneigungsstellung.

Wenn das Steuerventil 39 während der Drehung der Taumel scheibe 20 entregt (oder vollständig geöffnet) wird, wird der Druck in der Kurbelkammer 121 größer als der Druck (Ansaugdruck) in der Ansaugkammer 131. Folglich bewegt sich die Taumelscheibe 20 gegen die Kraft der Rückstellfeder 27 zu der minimalen Neigungsstellung.

Die Neigung der Taumelscheibe 20 in der Startneigungsstel lung entspricht einer resultierenden Kraft von null. Dies ist durch den Punkt in Fig. 6 wiedergegeben, wo die gebogene Linie E die horizontale Achse überquert. Ein Einstellen der Eigenschaften der Verminderungsfeder 25 und der Rückstellfeder 27 variiert die Startneigungsstellung.

Das erste Ausführungsbeispiel hat die folgenden Vorteile.

1. Die Neigung der Taumelscheibe 20 beim Anlassen des Verdichters ist die Mindestneigung, die erforderlich ist, um die Verdrängung prompt wiederherzustellen. Wenn das Steuerventil 39 während der Drehung der Taumelscheibe 20 entregt wird, wird der Druck in der Kurbelkammer 121 größer als der Druck (Ansaugdruck) in der Ansaugkammer 131. Folglich ist die Taumelscheibe 20 in der minimalen Neigungsstellung gegen die Kraft der Rückstellfeder 27 positioniert. Die Rückstellfeder 27 bedingt, dass die Startneigung der Taumelscheibe 20 größer ist als die minimale Neigungsstellung.
2. Wenn die Stromversorgung zu dem Solenoid 43 während der Drehung der Taumelscheibe 20 in der minimalen Neigungsstel lung begonnen wird, nimmt der Druck in der Kurbelkammer 121 ab, wodurch die Neigung der Taumelscheibe 20 mit der Hilfe der Kraft der Rückstellfeder 27 prompt erhöht wird. Folglich wird die Verdrängung des Verdichters prompt wiederhergestellt.
3. Die Rückstellfeder 27 expandiert zu ihrer ursprüng lichen oder nicht zusammengedrückten Länge, wenn die Taumelscheibe 20 in einem Bereich von einer vorbestimmten Stellung (von der minimalen Neigungsstellung abweichend) bis zu der maximalen Neigungsstellung ist. Entsprechend ist die Rückstellfeder 27 in dem vorliegenden Ausführungsbei spiel kürzer als die Rückstellfedern im Stand der Technik. Die Rückstellfedern im Stand der Technik expandieren nicht bis zu ihrer ursprünglichen Länge in der maximalen Nei gungsstellung der Taumelscheibe 20 oder bevor die Taumel scheibe 20 ihre maximale Neigungsstellung erreicht hat. Zudem ist die Rückstellfeder 27 des vorliegenden Ausfüh rungsbeispiels kürzer als die herkömmlichen Rückstell federn, wenn sie vollständig zusammengedrückt ist. Dies vermindert die Axiallänge des Verdichters.
4. Der Sprengring 26 ist in die Positioniernut 181 einge setzt und das nahe Ende 271 der Rückstellfeder 27 ist an dem Sprengring 26 befestigt. Folglich ist eine Bewegung des festen Endes der Rückstellfeder 27 relativ zu der Antriebs welle 18 verhindert, wenn die nicht zusammengedrückte Länge der Rückstellfeder 27 kleiner ist als der Abstand zwischen dem Sprengring 26 und der Taumelscheibe 20. Dies verhindert Geräusche und Beschädigungen der Rückstellfeder.
5. Weil die Rückstellfeder 27 eine Spiralfeder ist, können die erforderlichen Eigenschaften der Feder auf einfache Weise eingestellt werden.
6. Die minimale Neigungsstellung der Taumelscheibe 20 ent spricht der vollständigen Kompression der Rückstellfeder. Dies bedeutet, dass der Sprengring 26 und die Rückstell feder 27 die minimale Neigungsstellung der Taumelscheibe 20 bestimmen. Die minimale Neigungsstellung der Taumelscheibe 20 kann auf einfache Weise bestimmt werden, indem die Positioniernut 181 des Sprengrings 26 an einer vorbestimm ten Position in der Antriebswelle 18 ausgebildet wird.
7. Das nahe Ende 271 der Rückstellfeder 27 ist auf einfache Weise an dem Sprengring 26 befestigt. Zudem ist der Sprengring 26 auf einfache Weise in die Positioniernut 181 in der Antriebswelle 18 eingesetzt.
8. In kupplungslosen Verdichtern, in welchen die Antriebs welle 18 kontinuierlich dreht, solange der Fahrzeugmotor arbeitet, ist es wichtig, die minimale Neigung der Taumel scheibe 20 zu minimieren, um den Leistungsbedarf zu vermin dern. Die Rückstellfeder 27 trägt zur Verminderung der minimalen Neigung der Taumelscheibe 20 bei und ist beson ders für kupplungslose Verdichter geeignet.

Ein zweites Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben und die Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungs beispiel.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebswel le 18 einen großdurchmessrigen Abschnitt 184, einen klein durchmessrigen Abschnitt 182 und eine Stufe 183. Der groß durchmessrige Abschnitt 184 berührt die Taumelscheibe 20, das Radiallager 52 ist auf dem kleindurchmessrigen Ab schnitt 182 angebracht und die Stufe 183 verbindet den großdurchmessrigen Abschnitt 184 mit dem kleindurchmessri gen Abschnitt 182. Eine Nut 181 ist an dem kleindurchmess rigen Abschnitt 182 ausgebildet. Der Sprengring 26 ist in die Nut 181 eingesetzt. Verglichen mit dem ersten Ausfüh rungsbeispiel ist der Sprengring 26 näher an dem Radial lager 52. Die Stufe 183 ist abgeschrägt. Ein Positionier ring 53 ist zwischen dem Sprengring 26 und der Stufe 183 angeordnet. Das nahe Ende 271 der Rückstellfeder 27 ist an dem Positionierring 53 befestigt. Die Rückstellfeder 27 erstreckt sich von der Stufe 183 zu dem großdurchmessrigen Abschnitt 184. Die Stufe 183 und der Sprengring 26 hindern den Positionierring 53 daran, sich entlang der Antriebswel le 18 zu bewegen.

Ein drittes Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben und die Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungs beispiel.

In dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst der Sprengring 54 einstückig ein Paar von Haltestücken 541. Eines der Haltestücke 541 drückt das nahe Ende 271 der Rückstellfeder 27 gegen die Oberfläche der Antriebswelle 18 und hält die Rückstellfeder 27. Folglich ist eine axiale Bewegung der gesamten Rückstellfeder 27 verhindert.

Ein viertes Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschreiben und die Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede gegenüber dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel.

In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Form der Rück stellfeder 55 anders. Der Durchmesser der Rückstellfeder 55 an dem nahen Ende 551 ist kleiner und entspricht dem klein durchmessrigen Abschnitt 182 der Antriebswelle 18. Der Durchmesser des entfernten Endes 184 der Rückstellfeder 55 ist größer als der Durchmesser des kleindurchmessrigen Ab schnitts 182 und der Durchmesser des nahen Endes 551 ist kleiner als der des großdurchmessrigen Abschnitts 184. Wenn sie nicht zusammengedrückt ist, erstreckt sich die Rück stellfeder 55 axial von der Stufe 183 entlang des groß durchmessrigen Abschnitts 184. Das nahe Ende 551 ist zwi schen dem Sprengring 26 und der Stufe 183 angeordnet. Folg lich ist eine Axialbewegung des nahen Endes der Rückstell feder 55 verhindert.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben und die Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede gegenüber dem vierten Ausfüh rungsbeispiel.

In dem fünften Ausführungsbeispiel ist die Rückstellfeder 56 eine schräge Spiralfeder. Der Sprengring 26 ist an dem kleindurchmessrigen Abschnitt 182 angeordnet. Der Durch messer des nahen Endes 561 der Rückstellfeder 56 ist etwa gleich jenem des kleindurchmessrigen Abschnitts 182. Der Sprengring 26 und die Stufe 183 legen das nahe Ende 561 fest. Folglich ist eine Axialbewegung des nahen Endes der Rückstellfeder 56 verhindert.

Das erste bis fünfte Ausführungsbeispiel kann folgender maßen variiert werden.

Jede Rückstellfeder 27, 55, 56 kann eine Blattfeder sein.

Das nahe Ende jeder Rückstellfeder 27, 55, 56 kann unmit telbar an der Antriebswelle 18 befestigt sein.

Ein Ende jeder Rückstellfeder 27, 55, 56 kann an einem Element (beispielsweise die Taumelscheibe 20) befestigt sein, das einstückig mit der Antriebswelle 18 dreht, und das andere Ende kann frei sein.

Eine Kupplung kann zwischen der externen Antriebsquelle und der Antriebswelle 18 vorgesehen sein.

Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen anderen spezifischen Formen verkörpert werden kann, ohne den Gedanken oder Be reich der Erfindung zu verlassen. Folglich sind die vorlie genden Beispiele und Ausführungsbeispiele als erläuternd und nicht als begrenzend anzusehen und die Erfindung soll nicht auf die hierin gegebenen Einzelheiten beschränkt sein, sondern sie kann innerhalb des Bereichs und der Äqui valenz der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden.

Ein Verdichter mit variabler Verdrängung, der die Gasver drängung durch Steuerung des Drucks in einer Kurbelkammer (121) variiert, umfasst eine Antriebswelle (18), Kolben (28) zur Verdichtung des Gases und eine Taumelscheibe (20). Die Taumelscheibe ist in der Kurbelkammer angeordnet und dreht einstückig mit der Antriebswelle und verändert den Hub der Kolben. Die Neigung der Taumelscheibe relativ zu der Antriebswelle wird zwischen maximalen und minimalen Stellungen variiert. Eine Verdrängungsrückstellfeder (27) neigt die Taumelscheibe. Ein Ende (271) der Rückstellfeder ist an einem vorbestimmten Teil der Antriebswelle befestigt.

Claims

1. Ein Verdichter mit variabler Verdrängung, wobei die Verdrängung variiert wird, indem der Druck in einer Kurbelkammer (121) variiert wird, wobei der Verdichter umfasst:
eine Antriebswelle (18);
einen Kolben (28) zum Verdichten eines Gases;
eine Taumelscheibe (20), die in der Kurbelkammer angeordnet ist, wobei die Taumelscheibe einstückig mit der Antriebswelle dreht, wobei die Neigung der Taumelscheibe relativ zu der Antriebswelle den Hub des Kolbens bestimmt und wobei die Neigung der Taumelscheibe zwischen einer maximalen Neigungsstellung und einer minimalen Neigungs stellung variiert wird; und
einer Verdrängungsrückstellfeder (27) zum Drücken der Taumelscheibe zur Vergrößerung ihres Winkels, wobei der Verdichter dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rückstell feder die Taumelscheibe nicht beaufschlagt, wenn die Taumelscheibe in oder nahe der maximalen Neigungs stellung ist, wobei ein Ende (271; 551; 561) der Rückstell feder an einem vorbestimmten Teil der Antriebswelle befestigt ist.

2. Der Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Neigungsstellung der Taumelscheibe durch die Länge der Rückstellfeder bestimmt ist, wenn sie voll ständig zusammengedrückt ist.

3. Der Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch eine Aufrichtefeder (25) zum Drücken der Taumelscheibe in Richtung auf die minimale Neigungs stellung, wobei, wenn der Verdichter angehalten ist, die Taumelscheibe in einer vorbestimmten Startneigungsstellung positioniert ist, in der die Kräfte der Verminderungsfeder und der Rückstellfeder ausgeglichen sind.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Taumelscheibe in der vorbestimmten Startneigungsstellung größer ist als jene der minimalen Neigungsstellung.

5. Der Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufrichtefeder auf der der Rückstellfeder gegen überliegenden Seite der Taumelscheibe angeordnet ist und koaxial mit der Rückstellfeder ist.

6. Der Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Positionierelement (26; 53; 54), welches ein ringförmiges Element ist und die Rückstellfeder an der Antriebswelle festlegt.

7. Der Verdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein nahes Ende (271; 551; 561) der Rückstellfeder an dem ringförmigen Positionierelement befestigt ist und das entfernte Ende (272; 552) der Rückstellfeder frei ist.

8. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder eine Spiralfeder ist, die die Antriebswelle umgibt.