DE3500299A1

DE3500299A1 - Taumelscheibenverdichter mit einer rasch ansprechenden steuerung der foerdermengenaenderung

Info

Publication number: DE3500299A1
Application number: DE19853500299
Authority: DE
Inventors: James C. Dipl.-Ing. Swain; David L. Dipl.-Ing. Columbus Ohio Thomas
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1984-05-09
Filing date: 1985-01-07
Publication date: 1985-11-14
Also published as: DE3500299C2; US4533299A; JPS60259777A; JPH0353472B2

Description

Taumelscheibenverdichter mit einer rasch ansprechenden Steuerung der Fördermengenänderung

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet von Verdichtern nach der Erfindung sind Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen. Die Erfindung bezieht sich speziell auf derartige Verdichter, bei denen der Druck im Innenraum, also um die Taumelscheibe herum, Steuer- oder regelbar ist, um die Fördermenge des Verdichters verändern zu können.

Ein Taumelscheibenverdichter mit variabler Fördermenge ist gewöhnlich dazu ausgebildet, seine Fördermenge durch eine Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe zu ändern. Aus der US PS 3 861 829 ist es bekannt, den Kühlmitteldruck im Innenraum eines Verdichters, also um dessen Taumelscheibe herum, zu verändern, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe relativ zur Antriebswelle zu ändern. Dieser bekannte Verdichter hat ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse, eine darin drehbar gelagerte Antriebswelle, einen im Gehäuse angeordneten Zylinderkörper, welcher Zylinder enthält, die um die Antriebswelle herum angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Antriebswelle erstrecken, ferner in diesen Zylindern angeordnete Kolben, die im Betrieb in den Zylindern hin- und hergehende Bewegungen ausführen, und eine Taumelscheibe, die an ihrem Mittelabschnitt an Gelenkzapfen gelagert ist, welche sich senkrecht zur Antriebswelle erstrecken und axial längs dieser Welle verschiebbar sind, und die an einer Außenseite an einem Anlenkzapfen abgestützt sind, welcher zusammen mit der Antriebswelle drehbar ist. Die Taumelscheibe dieses bekannten Verdichters ist zur Schwenkverstellung zusammen mit der axialen Bewegung der Gelenkzapfen längs der Antriebswelle ausgebildet, um ihren Neigungswinkel relativ zur Antriebswelle zu ändern. Während sich die Taumelscheibe in einer relativ zur Antriebswelle geneigten Lage dreht, bewegen sich die Kolben in ihren Zylindern hin und her und führen dabei Pumparbeit aus.

Bei diesem Verdichter wirkt die resultierende Reaktionskraft von den Kolben auf die Taumelscheibe: Diese Kolben erzeugen Kräfte auf die Taumelscheibe, einige Kolben bei ihren Kompressionshüben, einige bei ihren Saughüben, und diese Kräfte kann man sich vereinigt denken zu einer Resultierenden. Diese wirkt auf die Taumelscheibe an einer Stelle innerhalb einer Hälfte des von den Achsen der Zylinder beschriebenen Kreises, und zwar an einer Stelle, welche auf derselben Seite der Antriebswelle liegt wie die Kolben bei ihren Kompressionshüben, so daß die Taumelscheibe von dieser resultierenden Reaktionskraft beaufschlagt wird, um während des Pumpens der Kolben relativ zur Antriebswelle um die als bewegliche Anlenkstelle wirkenden Anlenkzapfen in eine geneigte Lage verschwenkt zu werden.

Die resultierende Reaktionskraft der Kolben wirkt dem Druck im Innenraum des Verdichters, also um dessen Taumelscheibe herum, entgegen, welcher Druck als Gegendruck auf die Kolben wirkt. Wenn deshalb in diesem Innenraum ein Druckabfall auftritt, wird die Taumelscheibe verstellt, um ihren Neigungswinkel und damit die Fördermenge zu erhöhen. Steigt dagegen der Druck in diesem Innenraum, so wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe und damit die Fördermenge des Verdichters verringert.

Bei dem bekannten Taumelscheibenverdichter nach dieser US - PS 3 861 829 ist ein von einer Membran gesteuertes Ventil in einer Leitungsverbindung angeordnet, die den genannten Innenraum mit einer Zone niedrigeren Druckes im Kühlkreis einer Klimaanlage verbindet, wobei die Membran vom Kühlmitteldruck in dieser Leitung beaufschlagt wird. Fällt nun der Druck in der Kühlmittelleitung, weil die Wärmelast des Kühlkreises abgenommen hat, so wird dieses Ventil verschoben und drosselt die Verbindung zwischen dem genannten Innenraum und der Zone niedrigeren Druckes (im Kühlkreis), um die Durchflußrate von Leckgasen durch die Leitung zur Zone niedrigeren Drucks zu drosseln, welche Gase durch Spalte zwischen den Zylindern und Kolben in diesen Innenraum entweichen, so daß der Druck in diesem ansteigt. Infolgedessen nimmt der Neigungswinkel der Taumelscheibe ab, um den Hub des Verdichters zu reduzieren.

Wenn umgekehrt der Druck auf der Saugseite des Kühlkreises steigt, weil die Wärmebelastung des Kühlkreises angestiegen ist, so nimmt der Druck im genannten Innenraum ab, so daß der Neigungswinkel der Taumelscheibe vergrößert wird und die Fördermenge des bekannten Verdichters zunimmt.

Falls bei diesem bekannten Verdichter die Fördermenge plötzlich verringert werden soll, z.B. wenn gewünscht wird, die Leistung eines den Verdichter antreibenden Automotors ganz für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu haben, in das dieser Motor eingebaut ist, also die Last des Verdichters zeitweilig "abzuwerfen", z.B. beim Befahren einer Steigung oder beim Beschleunigen, dann wird ein Stopventil (Nullhubventil), das in der erwähnten Leitung angeordnet ist, geschlossen, um die Verbindung zwischen diesem Innenraum und der Zone niedrigeren Druckes im Kühlkreis zu unterbrechen. Jedoch hängt die - für den Lastabwurf erforderliche Zunahme des Drucks im Innenraum nur davon ab, wieviel Leckgas durch die Spalte zwischen den Zylindern und den Kolben nach dem Schließen des Stopventils in den Innenraum leckt. Wenn dieser Vorgang langsam vor sich geht, geht auch der Lastabwurf langsam, was unerwünscht und nachteilig sein kann.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Nachteile der bekannten Verdichter zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Ein erfindungsgemaßer Taumelscheibenverdichter mit variabler Fördermenge weist einen ersten Durchlaß mit einer Drossel auf, die einen Raum niedrigeren Drucks im Verdichter (Saugraum) mit dessen Innenraum (um die Taumelscheibe herum) verbindet, um das Abströmen von Druck aus diesem Innenraum in den Raum niedrigeren Druckes zu ermöglichen. Er weist ferner einen zweiten Durchlaß auf, der einen Raum höheren Druckes im Verdichter (Druckanschluß) mit diesem Innenraum verbindet, um von diesem Raum höheren Druckes dem Innenraum Dn :k zuzufünren. Und er weist eine Steuerventilanordnung zum Ste¹ ~rn der öffnung des zweiten Durchlasses auf. Man erreicht hierdurch die Möglichkeit, den Taumelscheibenverdichter sehr schnell in die

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Leerlaufstellung bringen zu können, indem man direkt Druck aus dem Raum höheren Druckes in diesen Innenraum einleitet, z.B. zum Zwecke des Lastabwurfs bei erhöhtem Leistungsbedarf eines Fahrzeugs. Außerdem ist eine solche Steuerventilanordnung sehr einfach, und man braucht im zweiten Durchlaß nur ein einziges Ventil, das z.B. nur zwei Schaltstellungen zu haben braucht. Eine solche Anordnung eignet sich hervorragend zur Regelung der Fördermenge in Abhängigkeit von Signalen für bestimmte Parameter, z.B. Motordrehzahl, Wärmebelastung der Klimaanlage, etc., und es ergibt sich eine sehr einfache Regelanordnung. Zudem läßt sich damit die Fördermenge sehr genau innerhalb einer kleinen Bandbreite oder Totzone regeln. Die Verwendung von Steuerventilen vom Ein-Aus-Typ, also einer Zweipunktregelung, anstelle von Ventilen zur Proportionalregelung, erreicht dies dadurch, daß ständig die Neigung der Taumelscheibe in kleinen diskreten Bewegungen verändert wird, was den Effekt der Reibung auf die Mechanik verringert, so daß man eine schmale Totzone der Regelung erhält.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 5. Eine solche Anordnung hat eine direkte, innere Rückführung von der Taumelscheibe zur Steuerventilanordnung und ist daher besonders wenig störanfällig, da ihr praktisch von außen nur noch das Sollwertsignal für das Magnetventil zugeführt werden muß und alle übrigen Teile direkt im Verdichter angeordnet werden können. Auch kann man hierbei einen kleinen Elektromagneten für das Steuerventil verwenden, da dieser auf einem sehr günstigen Teil seiner Kennlinie arbeiten kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:

Fig. 1 einen horizontalen Längsschnitt durch einen Taumelscheibenverdichter mit veränderlicher Fördermenge, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch den Verdichter der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Taumelscheibe und des zweiten Drehpunkts gemäß einem wichtigen Merkmal des Verdichters der Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht, gesehen längs der Pfeiles IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Taumelscheibe (ohne Welle), gesehen längs der Linie V-V der Fig. 1,

Fig. 6 eine schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für den Verdichter, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für den Verdichter.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche oder gleichwirkende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben. Die Begriffe "links, rechts, oben, unten" beziehen sich jeweils auf die Darstellung in der betreffenden Zeichnungsfigur.

Die Figuren 1 und 2 zeigen den Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Taumelscheibenverdichtt-.rs mic veränderlicher Fördermenge.

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Dieser Verdichter wird nachfolgend in seiner Anwendung bei Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge beschrieben, wobei dies natürlich nicht die einzige denkbare Anwendungsmöglichkeit eines solchen Verdichters ist. Ein Gehäuse 11 wird gebildet von einem zylindrischen Gehäuseteil 11a und einem damit verbundenen Zylinderkopf 11b, vergl. Fig. 1 und 2. Ein Zylinderkörper 12 ist im zylindrischen Gehäuseteil 11a angeordnet und kann zweckmässig - wie dargestellt - mit diesem einstückig ausgebildet sein. Der Zylinderkörper 12 ist mit Zylindern 14 versehen, die gleichmäßig um eine Antriebswelle 13 herum angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Welle 13 erstrecken. In jedem Zylinder 14 ist ein zugeordneter Kolben 26 angeordnet. Ein Innenraum 50, in dem die Taumelscheibe 20 umläuft, wird im Gehäuse 11 gebildet von einem inneren Ende des Zylinderkörpers 12 und den Innenwänden des Gehäuseteils 11a. Die Antriebswelle 13 ist im wesentlichen längs der Längsachse des Gehäuses 11 angeordnet, wobei ihr eines, linkes Ende gelagert ist von einem Wälzlager 15 in Form eines Kugellagers, das in einer Mittelausnehmung 12a des Zylinderkörpers 12 angeordnet ist. Das andere Ende der Welle 13 erstreckt sich durch den Mittelabschnitt 23a eines mit einem sich schräg radial nach außen erstreckenden Arm 23b versehenen Gliedes 23, welch letzteres in einem Kugellager 25 großen Durchmessers gelagert ist, das seinerseits im Gehäuse 11a angeordnet ist. Auf diese Weise wird das vom Zylinderkörper 12 abgewandte Ende der Antriebswelle 13 mittels des mit dem Arm 23b versehenen Glieds 23 und des Kugellagers 25 am Gehäuse 11a abgestützt.

Dieses Ende der Antriebswelle 13 erstreckt sich ferner durch die vordere, rechte Seite des Gehäuses 11a, wobei ihr Ende aus dem Gehäuse 11a nach außen ragt und,wie dargestellt, mit einer Keilriemenscheibe 17 zum Antrieb versehen ist. Eine Dichtung 16 ist, wie dargestellt, auf der Außenseite des Mittelabschnitts 23a angeordnet, um zwischen dem Gehäuse 11a und dem Vorsprung 23a abzudichten. Die Riemenscheibe 17 wird über einen - nicht dargestellten - Keilriemen mit dem - ebenfalls nicht dargestellten Motor eines Fahrzeugs verbunden.

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Ein verschiebbares Glied 18 in Form einer Hülse ist auf einen Mittelabschnitt der Antriebswelle 13 aufgeschoben und auf ihr axial verschiebbar angeordnet. Auf diesem Glied 18 sind, wie in Fig. 2 dargestellt, zwei Gelenkzapfen 19 angeordnet, die sich rechtwinklig zur Antriebswelle 13 erstrecken. Eine Taumelscheibenplatte 20 in Form einer Scheibe.hat eine Mittelausnehmung 20b, mit der sie - mit ausreichendem Zwischenraum - auf das verschiebbare Glied 18 aufgesteckt ist. Die Taumelscheibenplatte 20 ist ferner am verschiebbaren Glied 18 angelenkt, und zwar sind die Gelenkzapfen 19 über Kragen oder Zwischenstücke 2Od in radialen Ausnehmungen 20c an der Innenwand der Mittelausnehmung 20b der Taumelscheibenplatte 20 gelagert. So bilden die Gelenkzapfen 19 eine erste Anlenk- oder Abstützachse P1 für die Taumelscheibe 20.

Der Arm 23b des Glieds 23 weist eine konvexe Nockenfläche 23c auf, die ein im Querschnitt etwa halbkreisförmiges Nockenprofil aufweist, welches, wie dargestellt, am freien Ende des Arms 23b ausgebildet ist und gegen eine vom Zylinderkörper 12 abgewandte Seitenfläche 20a¹¹ der Taumelscheibe 20 anliegt, welche Seitenfläche an einer vorgegebenen, einen Abstand von der Welle 13 aufweisenden Stelle liegt. Die Kontaktstelle zwischen der Seitenfläche 20a¹¹ und der Nockenfläche 23c bildet einen zweiten Anlenkpunkt P2 für die Taumelscheibe 20.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Anlenkstelle P2 und der sie umgebenden Teile. An der Seitenfläche 20a'' der Taumelscheibe sind zwei Führungsvorsprünge 20e (Fig. 4) vorgesehen, die sich parallel zueinander und - bezogen auf die Taumelscheibe 20 - etwa radial erstrecken und zwischen sich eine Lücke 2Of bilden, deren Breite wie dargestellt etwa der Breite des Armes 23b entspricht und in die das freie Ende des Armes 23b ragt und eingreift. Die Fläche am Boden der Lücke 2Of ist mit einem abrieb- und abnutzungsfesten Werkstoff 40 bedeckt, und die Nockenfläche 23c ist in Anlage gegen diesen abnutzungsfesten Werkstoff 40 angeordnet, um die zweite Anlenkstelle P2 :ί bilden.

Bewegt sich also die von den Zapfen 19 gebildete erste Anlenkstelle P1 axial längs der Welle 13, so wird die Taumelscheibe

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20 um die erste Anlenksteile P1 verschwenkt und verändert dabei ihre axiale Neigung relativ zu einer vertikalen Linie, um so den Hub der Kolben 26 zu ändern. Gleichzeitig bewegt sich die zweite Anlenkstelle P2 radial längs der Führungsvorsprünge 2Oe, wird aber durch sie an einer Verschiebung in Umfangsrichtung gehindert. Der Verdichter ist so ausgebildet, daß beim kleinsten Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 die Kolben 26 hin- und hergehende Bewegungen mit einem Hub ausführen, der mehreren Prozent des Maximalhubs entspricht.

Die erste Anlenkstelle P1 und die zweite Anlenkstelle P2 sind so angeordnet, daß unabhängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe 20 jeder der Kolben 26 seinen Saughub beinahe in einer extremen Endlage im zugeordneten Zylinder 14 beginnt, die den O.T. des Kolbens bildet.

Wie Fig. 3 zeigt, sind das Nockenprofil und die radiale Lage der Nockenfläche 23c wie folgt ausgelegt: Wenn die Taumelscheibe 20 aus einer Lage A mit geringstem Neigungswinkel verschwenkt wird, verschiebt sich die zweite Anlenkstelle P2 radial nach innen in Richtung zur Achse C der Welle 13, und zwar um eine erhebliche Distanz. In der Stellung A¹ größter Neigung der Taumelscheibe 20 nimmt die Anlenkstelle P2 eine Lage P2' ein, die am dichtesten bei der Achse C liegt. Hierbei ist die Verschiebung P2 - P2¹ der Anlenkstelle P2 zwischen der Lage A geringster Neigung und der Lage A¹ größter Neigung wesentlich größer als die Verschiebung bei einem Verdichter dieser Art nach dem Stand der Technik.

Zwei Zapfen 41 (Fig. 3 und 4) sind an den gegenüberliegenden Außenseiten der parallelen Führungsvorsprünge 2Oe angeordnet und erstrecken sich seitlich in entgegengesetzter Richtung, wobei ihre Achsen miteinander fluchten. Ein Zapfen 42 ist mit seinem Mittelabschnitt im Arm 23b befestigt, und zwar auf der von der Taumelscheibe 20 abgewandten Seite der Zapfen 41 und im Abstand von diesem. Schraubenfedern 43 liegen wie dargestellt zwischen den zugeordneten Paaren von Zapfen 41, 42, um die Seitenfläche 20a¹· der Taumelscheibe 20 in kraftschlüssiger Anlage gegen die

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Nockenfläche 23c des Armes 23b zu halten und dadurch eine sichere Anlage dieser beiden Teile gegeneinander zu erhalten.

Der Nockeneingriff zwischen der Taumelscheibe 20 und dem Arm 23b des Glieds 23 hat die Funktion, bei einer Änderung der Neigung der Taumelscheibe 20 eine Verschiebung der zweiten Anlenkstelle P2 relativ zur Achse C der Welle 13 zu bewirken. Dieselbe Funktion kann naturgemäß auch mit anderen Mitteln erreicht werden, und deshalb ist diese Funktion nicht beschränkt auf die Kombination einer ebenen Fläche an der Taumelscheibe 20 mit einer konvexen Fläche am Arm 23b, wie das im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Jede andere Kombination von gegeneinander anliegenden Flächen mit verschiedenen Profilen kann verwendet werden, sofern sie eine Nockenfunktion erbringt, die derjenigen des dargestellten Ausführungsbeispiels gleichwertig ist, z.B. die Kombination einer konvexen Fläche an der Taumelscheibe mit einer ebenen Fläche am Arm 23b, ebenso die Kombination einer konkaven Fläche der Taumelscheibe mit einer konvexen Fläche des Arms 23b, etc.

Die zur Anpressung dienenden Schraubenfedern 43, welche dazu dienen, die Seitenfläche 20a¹' in Anlage gegen die Nockenfläche 23c des Armes 23b zu halten, können ggf. entfallen, da die resultierende, von den Kolben 26 bei deren Kompressionshüben ausgeübte Reaktionskraft auf die Taumelscheibe 20 in Richtung der Nockenfläche 23c wirkt und deshalb im Betrieb des Verdichters ebenfalls diese Teile in ähnlicher Weise gegeneinander preßt.

Die Antriebswelle 13 hat längs ihrer Achse eine axiale Ausnehmung 13a größeren Durchmessers, die sich wie dargestellt in einem vom Zylinderkörper 12 abgewandten Abschnitt der Welle 13 erstreckt. Sie hat ferner eine axiale Ausnehmung 13b kleineren Durchmessers, die sich kontinuierlich vom einen Ende der axialen Ausnehmung 13a zum Zylinderkörper 12 erstreckt und an der entsprechenden Stirnseite der Welle 13 mündet. An der Außenseite der Welle 13 ist diese mit einem Paar von in Achsrichtung sich erstreckenden Schlitzen 44 (Fig. 2) an diametral gegenüberliegenden Stellen versehen. Ein innerer Schieber 45 ist verschiebbar

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in der axialen Ausnehmung 13a größeren Durchmessers angeordnet und wird durch eine ebenda angeordnete Schraubenfeder 31 in Richtung zum Zylinderkörper 12 beaufschlagt. Ein Querstift 46 erstreckt sich diametral durch den Schieber 45, und seine beiden Enden erstrecken sich jeweils durch den zugeordneten Längsschlitz 44 und durch die Innenwand des äußeren Schiebers 18, welch letzterer axial verschiebbar auf der Welle 13 angeordnet ist. Dadurch wird der Schieber 18 ständig durch die Schraubenfeder 31, welche den inneren Schieber 45 und - über den Querstift 46 auch den äußeren Schieber 18 - beaufschlagt, in Richtung zum Zylinderkörper 12 beaufschlagt, und auf diese Weise wird die Taumelscheibe 20 ständig in einer Richtung beaufschlagt, in der ihre Neigung reduziert wird, also in Richtung zur Leerlaufstellung.

Die Kolben 26 befinden sich in den Zylindern 14 des Zylinderkörpers 12 und führen dort im Betrieb hin- und hergehende Bewegungen aus. Die Zylinder 14 sind in üblicher Weise konzentrisch zur Achse 13 und bevorzugt mit gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet. An jedem Kolben 26 ist eine Kolbenstange

27 befestigt und erstreckt sich, in Fortsetzung der jeweiligen Kolben-Längsachse, in Richtung zur Taumelscheibe 20. An ihrer Spitze sind die Kolbenstangen 27 jeweils einstückig mit einer Kugel 27a versehen, die sphärisch in eine hierzu komplementäre Ausnehmung 28a¹ im Hauptteil 28a eines zugeordneten Gleitschuhes

28 eingreift. Die Gleitschuhe 28 haben jeweils einen flanschartig verbreiterten Abschnitt 28b, welcher mit dem Hauptteil 28a einstückig ausgebildet ist und welcher ständig durch ein erstes Halteglied 29 in Gleitkontakt mit oder enger Nähe zu einer seitlichen Gleitfläche 20a¹ der schwenkend verdrehbaren Taumelscheibe 20 gehalten wird, auch wenn sich letztere dreht. Dabei ist davon auszugehen, daß die scheibenförmige Platte 20a einen Bestandteil der Taumelscheibe 20 bildet. Das erste Halteglied 29 ist für sich frei verschiebbar, steht in Eingriff mit den Gleitschuhen 28, und ist mit diesen verschiebbar. Ferner ist ein zweites Halteglied 30 vorgesehen, welches das erste Halteglied

29 in Gleitkontakt mit oder enger Nähe zu den Gleitschuhen 28 hält.

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Fig. 5 zeigt eine Draufsicht, gesehen längs der Linie V-V der Fig. 1. Danach ist das erste Halteglied 29 in Form einer etwa ringförmigen Platte in der Nähe seines Außenumfangs mit 5 durchgehenden Ausnehmungen 29a versehen, und zwar an Stellen, welche den zugeordneten Gleitschuhen 28 entsprechen. Die durchgehenden Ausnehmungen 29a haben jeweils einen etwas größeren Durchmesser als der Hauptabschnitt 28a des zugeordneten Gleitschuhs 28. Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Verdichter ist von der Bauart mit 5 Zylindern.

Das erste Halteglied 29 ist ferner in seiner Mitte mit einer durchgehenden Ausnehmung 29b versehen, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser der Welle 13 und die von dieser mit Abstand durchdrungen wird. Die Hauptabschnitte 28a der Gleitschuhe 28 sind mit ziemlichem Spiel in die Ausnehmungen 29a eingepaßt, vergl. Fig. 5, und ihre verbreiterten Abschnitte 28b liegen in Gleitkontakt gegen oder geringem Abstand vom ersten Halteglied 29. Wenn die Gleitschuhe 28 längs der Taumelscheibe 20 gleiten, kann sich das erste Halteglied 29 frei parallel zur Gleitfläche 20a¹ der Taumelscheibe 20 verschieben.

Das zweite Halteglied 30 weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden hohlen rohrförmigen Abschnitt 30a auf, der - wie dargestellt - mit erheblichem Spiel die Mittelausnehmung 29b des ersten Halteglieds 29 durchdringt, und der nicht lösbar in die Mittelausnehmung 20b der Taumelscheibe 20 eingepaßt ist. Letzteres geschieht mittels seines radial nach außen verformten hakenartigen Abschnitts 30c, der mit einer im Querschnitt stufenförmigen Ringschulter 20b¹ in der Mittelausnehmung 20b der Taumelscheibe 20 in Eingriff steht. Ferner hat das zweite Halteglied 30 einen sich radial erstreckenden Flanschabschr.itt 30b, der einstückig mit ihm an dem den Zylindern 14 zugewandten Ende des hohlen rohrförmigen Abschnitts 30a ausgebildet ist. Sein Außendurchmesser ist größer als der Durchmesser der Mittelausnehmung 29b (Fig. 5) des ersten Halteglieds 29, aber so klein daß er die Bewegungen der Gleitschuhe 28 auf der Taume¹ocheibe

20 nicht stört. _{Λ o}

— Ί ο —

Der Planschabschnitt 30b des zweiten Halteglieds 30 ist so angeordnet, daß er das erste Halteglied 29 in Gleitkontakt mit oder enger Nähe zu den Gleitschuhen 28 hält, dabei aber einen inneren Randbereich des ersten Halteglieds 29 (um dessen Mittelausnehmung 29b herum) auf dem Flanschabschnitt 30b gleiten läßt.

Die den Kolben 26 zugewandte Seite der Taumelscheibe 20 wird gebildet von einer getrennt hergestellten Scheibe 20a aus einem abnutzungsfesten Werkstoff, deren radiale Lage durch die Nabe 20b festgelegt ist und die durch - nicht dargestellte - mechanische Mittel an einer Drehung relativ zur Taumelscheibe 20 gehindert ist. Diese Mittel können zwei diametral gegenüberliegende ebene Flächen an der Außenseite der Nabe 20b sein, und zwei hierzu komplementäre Sehnenflächen in der Mittelausnehmung der Scheibe 20a.

Eine Ventilplatte 32 ist an dem äußeren (linken) Ende des Zylinderkörpers 12 angeordnet. Sie trägt (nicht dargestellte) Saugventile, sowie Auslaßventile 32a, und zwar an Stellen, die den zugeordneten Zylindern 14 entsprechen. Die Saugventile liegen zwischen den Zylinderbohrungen 14 und einem ringförmigen Saugraum 33, der im Zylinderkopf 11b ausgebildet ist. Die Auslaßventile 32a liegen zwischen den Zylinderbohrungen und einem ringförmigen Druckraum 34, der ebenfalls im Zylinderkopf 11b ausgebildet ist. Der Druckraum 34 ist an seinem Auslaß mit einem Rückschlagventil 34a versehen, welches sich öffnet, wenn der Druck im Druckraum 34 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Über dieses Rückschlagventil 34a steht der Druckraum 34 in Verbindung mit einem Druckanschluß in einem Anschlußglied 34b, das zur Verbindung mit dem - nicht dargestellten - Kühlkreis der Klimaanlage dient.

Eine ölpumpe 35 dient dazu, Schmieröl verschiedenen verschiebbaren Teilen des Verdichters zuzuführen. Sie ist im Inneren des Zylinderkörpers 12 und in Fortsetzung der Achse der Welle 13 angeordnet und mit dem rückwärtigen (in Fig. 1 und 2 linken) Ende der Welle 13 gekuppelt, so daß sie im Betrieb von dieser angetrieben wird. Die Saugöffnung 35a der Ölpumpe 35 steht über einen Öldurchlaß 38 im Zylinderkörper 12 und ein damit verbundenes Ölsaugrohr 37 mit einem Ölsumpf 36 am Boden des Gehäu-

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ses 11a in Verbindung. Die Drucköffnung 35b der Ölpumpe 35 ist mit einem - nicht dargestellten - Öldurchlaß im Zylinderkörper 12 verbunden, um Schmieröl den gleitend verschiebbaren Teilen des Verdichters zuzuführen.

Ein Potentiometer 51 bildet eine Sensorvorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung der Taumelscheibe 20, Es ist, in Fortsetzung der Achse der Welle 13, im Zylinderkopf 11b angeordnet. Es weist einen Schieber 51a auf, der durch Federn 51b in Richtung zur Welle 13 gepreßt wird, damit er kraftschlüssig über eine Stange 51c mit dem inneren Schieber 45 verbunden ist und dessen Bewegungen folgt. Die Stange 51c ist axial frei verschiebbar in der Ausnehmung 13b kleineren Durchmessers der Welle 13 angeordnet. Der Schieber 51a des Potentiometers 51 folgt also exakt den axialen Bewegungen des inneren Schiebers 45.

Fig. 6 zeigt ein Regelsystem zur Regelung eines Verdichters nach der Erfindung. Der Innenraum 50, in dem die Taumelscheibe 20 umläuft, steht über einen Durchlaß 53 mit einer darin ausgebildeten Drossel 52 in Verbindung mit einem Raum 33" niedrigeren Druckes, z.B. dem Saugraum 33. Im Betrieb entweicht bei den Kompressionshüben Leckgas durch die Spalte zwischen den Zylindern 14 und den Kolben 26 in den Innenraum 50. Der Querschnitt der Drossel 52 ist nun so ausgelegt, daß dieses Leckgas durch diese Drossel 52 in den Raum 33' niedrigeren Druckes, also z.B. den Saugraum 33, mit einer Durchflußrate entweichen kann, die gleich ist wie oder bevorzugt etwas größer als die größtmögliche Durchflußrate, mit der solches Leckgas aus den Zylindern 14 in den Innenraum 50 strömt. Durch die Drossel 52 kann deshalb der Druck im Innenraum 50 verändert werden, um die Winkelstellur -j der Taumelscheibe 20 unter allen Betriebsbedingungen des V2rdichters zu steuern bzw. zu regeln, und dieser Druck nimmt jeweils ab, wenn ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil, das nachfolgend beschrieben wird, geschlossen wird. In Fig. 6 ist der Durchflußweg des Leckgases (aus den Druck führenden Zylindern) symbolisch in Form einer Drossel 52' angedeutet. Diese DrosF^i symbolisiert die erwähnten Spalte zwischen den Zylindern 14 und den Kolben 26, durch welche das Leckgas in den Innenraum 50 strömt.

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Der Innenraum 50 steht mit einem Raum 34· höheren Drucks, z. B. dem Druckraum 34, über einen Durchlaß 55 in Verbindung, in dem das bereits erwähnte Magnetventil 54 angeordnet ist. Der Ausgang des Potentiometers 51 ist mit dem Eingang eines elektronischen Regelgeräts 56 verbunden, dessen Ausgang seinerseits mit dem Elektromagneten des Magnetventils 54 verbunden ist. Letzteres ist im stromlosen Zustand geöffnet; es öffnet den Durchlaß 55 vollständig, wenn das elektronische Regelgerät 56 den Elektromagneten des Magnetventils 54 stromlos macht, und es schließt den Durchlaß 55 vollständig, wenn das Regelgerät 56 diesen Elektromagneten erregt.

Arbeitsweise

Wenn das elektronische Regelgerät 56 das Magentventil 54 nicht erregt, wird letzteres geöffnet und verbindet den Innenraum über die Leitung 55 mit dem Raum 34' höheren Drucks. Falls hierbei der Verdichter in Ruhe ist, wird der Schieber 18 durch die Kraft der Schraubenfeder 31 nach links gedrückt, und folglich wird die Taumelscheibe 20 in ihrer Lage geringster Neigung gehalten. Wird hierbei die Riemenscheibe 17 durch den - nicht dargestellten - Motor gedreht, so treibt die Welle 13 das Glied 23 und damit auch dessen Arm 23b an, und da letzterer mit den FührungsvorSprüngen 2Oe der Taumelscheibe 20 in Eingriff steht, treibt er auch die Taumelscheibe an.

Wie bereits erläutert, bewirkt die Taumelscheibe 20 in ihrer Stellung geringster Neigung einen Hub der Kolben 26 um einen Betrag, der mehreren Prozent des Maximalhubs entspricht. Diese Hubbewegungen der Kolben 26 bewirken eine Absenkung des Druckes im Raum 33' niedrigeren Druckes und gleichzeitig ein Ansteigen des Druckes im Raum 34' höheren Druckes. Der Druckabfall im Raum 33' wird über die Drossel 52 zum Innenraum 50 übertragen, und ebenso wird der Druckanstieg im Raum 34' - durch den geöffneten Durchlaß 55 - zum Innenraum 50 übertragen, so daß der Druck dort nicht abfällt und auf die Taumelscheibe 20 in Richtung zu den Kolben 26 hin wirkt.

Wie Fig. 3 zeigt, wirken hierdurch Kräfte infolge des Drucks im Innenraum 50 auf die Kolben 26 und damit als Resultierende f2

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auf die Taumelscheibe 20. Man kann dies auch als die Gegendruckkraft f2 bezeichnen.

In der entgegengesetzten Richtung wirkt die Resultierende f1 der Reaktionskräfte in den einen Kompressionshub ausführenden Kolben, deren Lage in Fig. 3 angegeben ist. Diese Kraft f1 wirkt auf die Taumelscheibe 20 in Richtung weg von den Kolben 26.

Die Drehmomente, welche diese Kräfte, bezogen auf die Anlenkstelle P2 ausüben, wirken einander entgegen und sind im Gleichgewicht, so daß die Taumelscheibe 20 durch die Feder 31 (Fig. 1 und 2) in ihrer Lage kleinster Neigung gehalten wird und der Verdichter im Leerlauf arbeitet.

Wenn das elektronische Regelgerät 56 dem Magnetventil 54 Strom zuführt, geht dieses in seine Schließstellung und unterbricht die Verbindung zwischen dem Innenraum 50 und dem Raum 34' höheren Drucks. Dann wird ein Sinken des Druckes im Raum 33· niedrigeren Druckes, welches durch Hubbewegungen der Kolben 26 bewirkt wird, durch die Drossel 52 in den Innenraum 50 übertragen und bewirkt dort ebenfalls ein Sinken des Druckes. Gleichzeitig nimmt der Druck im Raum 34' höheren Druckes zu. Folglich nimmt die Gegendruckkraft f2 und damit das von ihr erzeugte Drehmoment ab, während das Moment der Resultierenden f1, auch durch den Anstieg der Drücke in den Kolben, welches Drehmoment in entgegengesetzter Richtung wirkt, größer ist als das Drehmoment der Kraft f1, so daß es eine Erhöhung der Neigung der Taumelscheibe 20 und damit des Hubs der Kolben 26 bewirkt, wodurch die Fördermenge des Verdichters erhöht wird.

Das Rückschlagventil 34a erleichtert den Anlauf, indem es einen kleinen Differenzialdruck bewirkt, der einen ausreichenden Druckanstieg im Raum 34' höheren Druckes verursacht, so daß die Taumelscheibe 20 signifikant in der die Neigung erhöhenden Richtung verstellt wird, ehe sich das Rückschlagventil 34a öffnet und einen Kühlmittelstrom vom Verdichter zur Klimaanlage ermöc,_icht.

Wenn sich die Neigung der Taumelscheibe 20 ändert, wird dies auf den Schieber 51a des Potentiometers 51 übertragen, und zwar

durch den inneren Schieber 45, der sich bei dieser Neigungsänderung axial in der Ausnehmung 13a der Welle 13 verschiebt, und durch die Stange 51c, welche diese Bewegung auf den Schieber 51a überträgt. Ein Ausgangssignal vom Potentiometer 51, das repräsentativ für die Neigung der Taumelscheibe 20 ist, wird zum elektronischen Regelgerät 56 übertragen. Gleichzeitig werden zum Regelgerät 56 weitere Informationen übertragen wie Wärmebelastung der Klimaanlage, Drehzahl des Motors, etc., und daraus erzeugt das Regelgerät 56 ein Regelsignal und führt dieses dem Magnetventil 54 zu.

Das Regelgerät 56 ermittelt also aus der Neigung der Taumelscheibe 20, die vom Potentiometer 51 erfaßt wird, ob die - von der Taumelscheibenneigung abhängige - Fördermenge des Verdichters im Sollwert liegt, und wenn dies der Fall ist, bewirkt sie eine Öffnung des Steuerventils 54, das als Stellglied wirkt. Über den Durchlaß 55 wird dann dem Innenraum 50 Druck vom Raum 34' höheren Druckes zugeführt, und der erhöhte Druck im Innenraum 50 unterbricht dann die Abnahme des Druckes im Innenraum 50 und unterbricht dadurch auch die Zunahme der Neigung der Taumelscheibe 20.

Die Zufuhr von höherem Druck zum Innenraum 50 bewirkt dort dann eine Druckerhöhung und damit eine Abnahme der Taumelscheibenneigung (durch Erhöhung der Kraft f2 in Fig. 2). Diese Abnahme der Taumelscheibenneigung wird vom Potentiometer 51 erfaßt, und

dementsprechend bewirkt dann das elektronische Regelgerät 56, daß das Steuerventil 54 geschlossen wird und so die Verbindung zwischen dem Innenraum 50 und dem Raum 34" höheren Druckes unterbricht. Ab diesem Zeitpunkt nimmt der Druck im Innenraum 50 ab, da er über die Drossel 52 in den Raum 33* niedrigeren Druckes abströmen kann, so daß die Neigung der Taumelscheibe 20 wieder zunimmt.

Der beschriebene Regelvorgang (Zweipunktregelung bei diesem Beispiel) wird ständig wiederholt, um die Fördermenge des Verdichters jeweils auf einen Wert zu regeln, welcher der Wärmebelastung der Klimaanlage entspricht.

Falls die Fördermenge infolge einer Zu- oder Abnahme der Motordrehzahl, oder infolge einer Ab- oder Zunahme der Wärmebelastung, über einen Wert ansteigt oder unter einen Wert fällt, wie er für die Wärmebelastung der Klimaanlage erforderlich ist, wird das elektronische Regelgerät 56 wirksam und öffnet oder schließt das Steuerventil 54 zur Steuerung der Taumelscheibennexgung und damit der Fördermenge des Verdichters. Wenn z.B. die Fördermenge des Verdichters über einen Wert ansteigt, wie er für die Wärmebelastung der Klimaanlage erforderlich ist, wird der Druck im Innenraum 50 erhöht, um die Taumelscheibenneigung zu reduzieren. Wenn dagegen die Fördermenge des Verdichters unter diesen Wert fällt, so wird der Druck im Innenraum 50 abgesenkt, um die Neigung der Taumelscheibe 20 zu erhöhen.

Falls gewünscht wird, die gesamte Motorleistung für den Fahrbetrieb verfügbar zu machen, z.B. beim Beschleunigen des Fahrzeugs, beim Befahren einer Steigung, etc., so führt das elektronische Regelgerät 56 dem Magnetventil 54 keinen Strom mehr zu, so daß dieses geöffnet wird und sofort den höheren Druck vom Raum 34' über den Durchlaß 55 dem Innenraum 50 zuführt. Der Druck im Innenraum 50 wird dann schnell erhöht, so daß die Taumelscheibe 20 schnell in ihre Stellung geringster Neigung verschwenkt wird und der Verdichter in den Leerlaufbetrieb übergeht. Derjenige Teil der Motorleistung, der sonst dem Verdichter zugeführt wird, wird also dann den Antriebsrädern zugeführt, um die Beschleunigung oder Steigfähigkeit des Fahrzeugs_/ oder sonstige Fahrzeugcharakteristiken zu verbessern.

Ferner ist, wie bereits erläutert, nach der Erfindung die Drossel 52 so ausgelegt, daß bei allen Betriebszustanden des Verdichters Leckgas, das durch die Spalte zwischen den Zylindern 14 und den Kolben 26 in den Innenraum 50 strömt, stets durch die Drossel 52 zum Raum 33' niedrigeren Druckes abströmen kann.

Hierzu hat die Drossel 52 einen genügend großen Durchströmquerschnitt, d.h. wenn beim Betrieb des Verdichters das S uerventii 54 geschlossen wird, nimmt der Druck im Innenraum 50 in _jdem Fall ab. Deshalb ist es bei der Erfindung möglich, den Druck im Innenraum 50 dadurch zu regeln, daß man nur das Magnetventil 54 entspre-

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chend ansteuert und dadurch die Verbindung zwischen dem Raum 34' höheren Druckes und dem Innenraum 50 steuert, also diese Verbindung 55 öffnet oder schließt.

Ferner wird bei dem beschriebenen Verdichter in besonders vorteilhafter Weise die zweite Anlenkstelle P2 für die Taumelscheibe 20 gebildet einmal durch die vom Zylinderkörper 12 abgewandte Seitenfläche 20a¹¹ der Taumelscheibe 20 und zum anderen durch die Fläche am freien Ende des Armes 23b. Hiermit hat es folgende Bewandtnis: Nimmt die Neigung der Taumelscheibe 20 zu, so verschiebt sich die Lage der zweiten Anlenkstelle P2 in Richtung der Längsachse C der Welle 13, also in Richtung zur Stelle P2¹ (Fig. 3). Infolgedessen wird das auf die Anlenkstelle P2 bezogene Drehmoment der resultierenden Kraft f2, also der bereits beschriebenen, auf die einzelnen Kolben wirkenden Gegendruckkraft infolge des Druckes im Innenraum 50, deren Resultierende f2 in Richtung zu den Kolben 26 auf die Taumelscheibe 20 wirkt, kleiner. Ebenso wird das auf die zweite Anlenkstelle P2 bezogene Drehmoment der Resultierenden f1 kleiner. Wie bereits beschrieben, ergibt sich die Resultierende f1 aus der vektoriellen Addition der auf die einzelnen Kolben 26 bei deren Druckhüben wirkenden Kräfte, und diese Resultierende wirkt auf die Taumelscheibe 20 in Richtung weg von den Kolben 26. Beide Drehmomente nehmen also ab, wenn die Neigung der Taumelscheibe 20 zunimmt. Anders gesagt, nimmt hierdurch die Änderungsgeschwindigkeit der Taumelscheibenneigung als Funktion der Geschwindigkeit der Druckänderung im Inennraum 50 ab. Oder negativ gesagt: Ohne diese Maßnahme würde eine bestimmte Druckänderung im Innenraum 50 eine stärkere Änderung der Taumelscheibenneigung hervorrufen. Durch diese Maßnahme wird es leichter gemacht, eine stabile Regelung der Fördermenge des Verdichters zu erzielen, selbst mit einer Zweipunktregelung.

Ferner sind, wie bereits erwähnt, die Lagen der ersten und zweiten Anlenkstelle P1 und P2 so ausgelegt, daß die Kolben 26 ihren Hub ausgehend von ihren extremen Endlagen, also ihren oberen Totpunkten, in den jeweiligen Zylindern 14 beginnen, und zwar unabhängig von der jeweiligen Neigung der Taumelscheibe 20. Das bedeutet, daß der in einem Zylinder jeweils nicht vom Kolben durchlaufene Ab-

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schnitt sehr klein ist, selbst wenn die Taumelscheibe 20 eine sehr kleine Neigung einnimmt und folglich die Fördermenge des Verdichters sehr klein ist. Dadurch erhält man stets einen ausreichenden Kompressionswirkungsgrad.

Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Regelsystems für den Verdichter nach der Erfindung. Dies ist ein Regelsystem mit innerer Rückführung, im Gegensatz zu dem Regelsystem nach Fig. 6, welches ein Regelsystem mit äußerer Rückführung ist. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in Fig. 6 werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.

Bei Fig. 7 ist im Innenraum 50 des Verdichters ein von einem Elektromagneten 59 betätigtes Steuerventil 58 nach Art eines Tellerventils angeordnet. Sein Ventilteller 58a ist gegenüber einem Ende 55a des Durchlasses 55 angeordnet, der sich zum Innenraum 50 öffnet. Auf diese Weise kann der Ventilteller 58a dieses Ende 55a selektiv öffnen oder schließen. Der Ventilteller 58a, also das Schließglied, ist über eine Stange 58d mit einem beweglichen Anker 59a verbunden, der axial zusammen mit dem Ventilteller 58a relativ zum Elektromagneten 59 verschiebbar ist.

Mit dem Ventilteller 58a ist ein Ende einer Rückführfeder 60 verbunden, die als Zugfeder ausgebildet ist und die mit ihrem anderen Ende mit dem Schieber 18 des Verdichters verbunden ist. Der Ventilteller 58a wird also durch die Rückführfeder 60 in eine Richtung gezogen, in der er das Ende 55a des Durchlasses 55 freigibt. Ein Endabschnitt des beweglichen Ankers 59a erstreckt sich auf seiner dem Ventilteller 58a zugewandten Seite in einen vergrößerten Abschnitt 55b des Durchlasses 55 in der Nähe eines Abschnitts dieses Durchlasses 55, der das Ende 55a einschließt. Das andere Ende und der Mittelabschnxtt des beweglichen Ankers 59a befinden sich im Elektromagneten 59. Ein Anschlag ist einstückig mit dem Anker 59a an diesem ausgebildet, um dir^n in einer Endlage zu halten, die sehr nahe bei der ande¹- n, also der "voll angezogenen" Endlage liegt, welch letztere bei Erregung

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des Elektromagneten 59 eingenommen wird. Auf diese Weise wird ein Größtwert der Öffnung des Steuerventils 58, also des Ventiltellers 58a, festgelegt.

Deshalb ist der bewegliche Anker 59a nur um einen sehr kleinen Hub zwischen seinen beiden Endlagen verschiebbar, und der Elektromagnet 59 arbeitet nur mit einem sehr kurzen Hub seines Ankers 59a in einer Lage, die sehr nahe bei der "voll angezogenen" Stellung liegt, in der die magnetischen Verhältnisse im magnetischen Kreis des Elektromagneten besonders günstig sind, und infolgedessen ist das mit dem beweglichen Anker 59a verbundene Tellerventil 58a um denselben kleinen Hub zwischen seiner Offenstellung und seiner Schließstellung verschiebbar.

Ein elektronisches Regelgerät 56 ist mit dem Elektromagneten 59 verbunden, und dieser wird durch ein Ausgangssignal des Regelgeräts 56 entweder erregt oder nicht erregt. Das Regelgerät 56 ist mit dem - nicht dargestellten - Hauptschalter der Klimaanlage verbunden, um je nach dessen Schaltzustand zu arbeiten, so daß der Elektromagent 59 während des Betriebs der Klimaanlage ständig erregt gehalten wird.

Im Betrieb der Klimaanlage wird das Steuerventil 58 mit seinem Ventilteller 58a abhängig von Änderungen in der Zugspannung der Rückführfeder 60, oder abhängig von Änderungen des Stromes im Elektromagneten 59, der vom Regelgerät 56 zugeführt wird, geöffnet und geschlossen. Es wird angenommen, daß das Ventil 58 entweder eine voll geöffnete oder eine voll geschlossene Lage, aber nicht eine Zwischenstellung, einnimmt.

Der Durchmesser 58c des erwähnten Endabschnitts des beweglichen Ankers 59 auf seiner dem Tellerventil 58a zugewandten Seite ist kleiner als der Durchmesser 58b des Tellerventils 58a (welch letzterer größer ist als der Innendurchmesser des Endes 55a des Durchlasses 55) und größer als der Innendurchmesser des Endabschnitts 55a des Durchlasses 55 und so ausgelegt, daß er die Druckkräfte minimiert, welche axiale Kräfte auf den Ventilkörper 58 ausüben. Hierdurch werden die Steuerkräfte klein gehalten,

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die von der Rückführfeder 60 und dem Elektromagneten 59 aufgebracht werden müssen, und das Ventil wird relativ unempfindlich gegen den Druckunterschied zwischen dem Innenraum 50 und dem Raum 34' höheren Drucks.

Wenn bei dem Regelsystem nach Fig. 7 das elektronische Regelgerät 56 den Elektromagneten 59 keinen Strom zuführt, so daß dieser nicht erregt ist, wird das Steuerventil 58 in seine voll geöffnete Stellung gezogen, wie sie Fig. 7 zeigt. Wird jetzt der Verdichter vom Motor angetrieben, so liefert er durch die kleinen Hübe seiner Kolben 26 unter Druck stehendes Gas zum Raum 34" höheren Druckes, und von dort durch den Durchlaß 55 in den Innenraum 50, so daß dort der Druck nicht abnehmen kann und die Taumelscheibe 20 ihre Stellung geringster Neigung einnimmt, um den Verdichter in der Leerlaufstellung zu halten.

Wenn dann das Regelgerät 56 den Elektromagneten 59 erregt, d.h. wenn der Hauptschalter der Klimaanlage geschlossen wird, wird der Ventilteller 58a des Steuerventils 58 entgegen der Kraft der Rückführfeder 60 in seine Schließstellung gebracht. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Raum 34' und dem Innenraum 50 unterbrochen, und gleichzeitig sinkt der Druck im Raum 33' niedrigeren Druckes durch die kurzhubigen Bewegungen des Kolbens 26. Dieser Druckabfall wird durch die Drossel 52 dem Innenraum 50 zugeführt, um ein Absinken des dortigen Druckes zu bewirken.

Gleichzeitig steigt durch die Pumpbewegungen der Kolben 26 der Druck im Raum 34' höheren Druckes, und dies bewirkt eine allmähliche Zunahme der Neigung der Taumelscheibe 20. Das Rückschlagventil 34a unterstützt den Anlauf, indem es einen kleinen Differentialdruck erzeugt, der einen ausreichenden Druckanstieg im Raum 34' höheren Druckes bewirkt, so daß die Taumelscheibe 2ü genügend in Richtung einer größeren Neigung verstellt wird, ehe dieses Rückschlagventil öffnet und einen Kühlmittelfluß vom Verdichter zur Klimaanlage ermöglicht.

Bei dieser Zunahme der Neigung der Taumelscheibe 20 wir der Schieber 18 so verschoben, daß die Rückführfeder 6C gedehnt wird. Dies bewirkt eine höhere Zugspannung in der Feder 60, so

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daß das Ventil 58 geöffnet wird und verdichtetes Gas aus dem Raum 34' in den Innenraum 50 strömen läßt. Infolgedessen nimmt der Druck im Innenraum 50 zu und bewirkt eine Abnahme der Neigung der Taumelscheibe 20. Hierdurch nimmt wiederum die Zugspannung der Feder 60 so weit ab, daß das Ventil 58 schließt und eine Abnahme des Druckes im Innenraum 50 bewirkt. Auf diese Weise nimmt die Taumelscheibe 20 eine Neigung ein, welche dem so geregelten Druck im Innenraum 50 entspricht, und der Verdichter arbeitet mit einer Fördermenge, welche dieser Taumelscheibenneigung entspricht.

Der Sollwert für die Regelung der Fördermenge des Verdichters kann kontinuierlich verstellt werden, abhängig von Änderungen der Motordrehzahl, der Wärmebelastung der Klimaanlage, etc. Dies geschieht durch Verändern der Erregung des Elektromagneten 59, also des Stromes, der diesem vom Regelgerät 56 zugeführt wird. Falls die volle Motorleistung dem Fahrzeugantrieb zugeführt werden soll, unterbricht das Regelgerät 56 die Stromzufuhr zum Elektromagneten 59. In diesem Fall wird - ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 - der höhere Druck aus dem Raum 34' durch den Durchlaß 55 sofort dem Innenraum 50 zugeführt, um einen sofortigen Anstieg des Drucks im Innenraum 50 und dadurch eine sofortige Verstellung der Taumelscheibe 20 in ihre Stellung geringster Neigung zu bewirken. Dadurch kommt der Verdichter in seine Leerlaufstellung, und die hierdurch nicht mehr vom Verdichter benötigte Motorleistung wird dem Fahrzeugantrieb zugeführt .

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 hat den Vorteil, daß das Magnetventil 58 vom Tellerventiltyp einen sehr kurzen Hub hat. Dadurch kann es die hohen Magnetkräfte ausnutzen, die in der Nähe der voll angezogenen Stellung des Ankers entwickelt werden, und deshalb kann ein kleiner und relativ preiswerter Elektromagnet verwendet werden.

Wie bereits beschrieben, ist der erfindungsgemäße Taumelscheibenverdichter go ausgebildet, daß die Steuerung der Taumelscheibenneigung und damit der Fördermenge des Verdichters dadurch bewirkt wird, daß man einen Druck von einem Raum höheren Druckes

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dem Innenraum des Verdichters (um die Taumelscheibe herum) zuführt. Von dort aus fließt ein ständiger Leckstrom zu einem Raum niedrigeren Druckes. Deshalb kann der Druck in diesem Innenraum rasch erhöht werden, um ein rasches Abschalten des Verdichters zu bewirken, besonders, wenn die gesamte Motorleistung dem Fahrzeugantrieb zugeführt werden soll, z.B. beim Beschleunigen des Fahrzeugs, dem Befahren einer Steigung, etc.

Ferner wird dieser Druck diesem Innenraum (um die Taumelscheibe herum) über eine einzige Ventilanordnung zugeführt, die zudem einen einfachen Aufbau hat. Das erleichtert die Steuerung oder Regelung der Fördermenge des Verdichters und verringert die Herstellungskosten .

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne das Grundkonzept der Erfindung zu verlassen.

- Leerseite -

Claims

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(AM Killesserg) LANDESGIROKASSE STUTTGART 2915Ο76 LJIr^L.~llNU. Γ~Ι/λ|\Ιθ HCMlOUCL ^

ZUGELASSENER VERTRETER BEIM EUROR RATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEY

DIESEL KIKI Co., Ltd. STUTTGART, den 18.10.1984

TOKYO, JAPAN 3500299 i

- 1 Patentansprüche

1. Taumelscheibenverdichter mit variabler Fördermenge, insbesondere für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (11), in dem ein Innenraum (50),ein Raum (33') niedrigeren Drucks, und ein Raum (34') höheren Drucks ausgebildet sind,

mit einer im Gehäuse (11) drehbar angeordneten Antriebswelle (13),

mit einem im Gehäuse (11) angeordneten Zylinderkörper (12), welcher Zylinder (14) enthält, die um die Welle (13) herum angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Welle (13) erstrecken,

wobei die Zylinder (14) jeweils so angeordnet sind, daß ihr Inneres mit dem Raum (33') niedrigeren Druckes und dem Raum (34') höheren Druckes verbindbar ist,

ferner mit in diesen Zylindern (14) angeordneten KoI ben (26) zum Ausführen hin- und hergehender Bewegungen in diesen Zylindern (14), wobei dem Innenraum (50) des Gehäuses (11) Leckgas aus den Zylindern (14) zuführbar ist, wenn die Kolben (26) Verdichtungsund Saughübe ausführen,

ferner mit einer Taumelscheibe (20), welche im Innenraum (50) angeordnet ist und auf der Welle (13) verschwenk- und verschiebbar angeordnet ist und mit dieser zusammen verdrehbar ist, wobei die Kolben (26) in Wirkeingriff mit der Taumelscheibe (20) stehen, um bei deren Drehung hin- und hergehende Bewegungen in ihren Zylindern (14) auszuführen,

mit einer Anlenkung (19), welche eine erste Anlenkstelle (Pl) bildet, die die Taumelscheibe (20) an einer bezüglicn ihres Durchmessers zentralen Stelle abstützt und die axial längs der Welle (13) verschiebbar ist,

ORIGINAL INSpicTED If

und mit einem einen Arm (23b) aufweisenden Glied (23), das zusammen mit der Antriebswelle (13) um deren Längsachse (C) verdrehbar ist, wobei der Arm eine zweite Anlenkstelle (P2) bildet, welche die Taumelscheibe (20) an einer Stelle abstützt, die einen radialen Abstand von der Antriebswelle (13) aufweist, so daß die zweite Anlenkstelle (P2) zusammen mit dem den Arm (23b) aufweisenden Glied (23) um die Längsachse (C) der Antriebswelle (13) verdrehbar ist,

wobei die Taumelscheibe (20) einen Neigungswinkel relativ zur Antriebswelle (13) aufweist, der um die zweite Anlenkstelle (P2) herum veränderbar ist,

um den Hub der Kolben (26) zu verändern abhängig von der Differenz zwischen der von den Kolben (26) bei deren Kompressionshüben ausgeübten Reaktionskraft (f1) und dem Druck im Innenraum (50) um die Taumelscheibe (20) herum, welcher als Gegendruck (Kraft f2) auf diese Kolben (26) wirkt, dadurch gekennzeichnet,

daß ein erster Durchlaß (53) vorgesehen ist, der eine Drossel (52) aufweist und den Raum (33') niedrigeren Druckes mit dem Innenraum (50) um die Taumelscheibe (20) herum verbindet, um das Entweichen von Druck aus diesem Innenraum (50) zum Raum (33') niedrigeren Druckes zu ermöglichen, daß ein zweiter Durchlaß (55) vorgesehen ist, welcher den Raum (34') höheren Drucks mit dem Innenraum (5o) verbindet, um Druck aus diesem Raum (34') dem Innenraum (50) zuzuführen, und daß eine Steuerventilanordnung (54; 58) vorgesehen ist, welche die öffnung des zweiten Durchlasses (55) steuert.

Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drossel (52) im ersten Durchlaß (53) so ausgelegt ist, daß Leckgas, welches in den Innenraum (50) entweicht, aus diesem Innenraum (50) zum Raum (33') niedrigeren Druckes mit einer Durchflußrate entweichen kann, welche mindestens gleich der maximal möglichen Durchflußrate ist, mit der Leckgas aus den Zylindern (14) in diesen Innenraum (50) entweicht.

3. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilanordnung ein Magnetventil

(54) aufweist, das zum selektiven öffnen und Schließen des zweiten Durchlasses (55) ausgebildet ist, einen Elektromagneten aufweist, und je nach der Erregung dieses Elektromagneten entweder eine Stellung einnimmt, in der es den zweiten Durchlaß (55) vollständig schließt, oder eine Stellung, in der es diesen Durchlaß (55) vollständig öffnet, daß eine Sensorvorrichtung (51, 51a, 51c, 45, 46, 18) zur Erfassung der Neigung der Taumelscheibe (20) vorgesehen ist, und daß ein elektronisches Regelgerät (56) vorgesehen ist zur Erzeugung eines Steuersignals zum Steuern der Erregung dieses Elektromagneten abhängig von einem Ausgangssignal der Sensorvorrichtung und abhängig von Signalen, die bestimmte Parameter anzeigen (Fig. 6) .

4. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung ein Potentiometer (51) aufweist, das abhängig von der Schwenkbewegung der Taumelscheibe

(20) verstellbar ist, um ein Signal zu erzeugen, dessen Wert eine Funktion der Neigung der Taumelscheibe (20) ist (Fig. 6).

5. Taumelscheibenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilanordnung ein Magnetventil (58) aufweist, das zum selektiven öffnen und Schließen des zweiten Durchlasses (55) ausgebildet ist und einen Elektromagneten (59) aufweist,

daß das Magnetventil (58) in Schließrichtung verschiebbar ist, wenn dieser Elektromagnet (59) erregt wird, daß eine Rückführvorrichtung (60) zur mechanischen Beaufschlagung des Magnetventils (58) in Öffnungsrichtung und entgegen der elektromagnetischen Kraft des Elektromagneten (59) vorgesehen ist,

wobei die mechanische Beaufschlagungskraft der Rückführvorrichtung (60) als Funktion der Neigung der Taumelscheibe (20) variabel ist,

daß ferner eine elektronische Regelvorrichtung (56) zum Steuern des Elektromagneten (59) vorgesehen ist, welche Regelvorrichtung

(56) dazu ausgebildet ist, beim Betrieb des Verdichters ein Steuersignal zu erzeugen, um dabei im Betrieb den Elektromagneten (59) erregt zu halten, dabei aber den Grad der Erregung dieses Elektromagneten (59) abhängig von Signalen zu ändern, die vorgegebene Parameter anzeigen, so daß das Magnetventil (58) abhängig von der Beaufschlagung durch die Rückführvorrichtung (60) und abhängig von dem Grad der Erregung des Elektromagneten (59) entweder eine voll geöffnete Stellung oder eine voll geschlossene Stellung einnimmt (Fig. 7).

6. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Durchlaß (55) einen sich zum Innenraum (50) öffnenden Endabschnitt (55a) aufweist, daß das Magnetventil (58) ein Tellerventil (58a) aufweist, das in diesem Innenraum (50) und diesem Endabschnitt (55a) des zweiten Durchlasses (55) gegenüberliegend angeordnet ist, um diesen selektiv zu öffnen oder zu schließen, daß die Rückführvorrichtung (60) mit dem Tellerventil (58a) verbunden ist,

daß ein beweglicher Anker (59a) mit dem Tellerventil (58a) verbunden und mit ihm axial verschiebbar ist, daß der bewegliche Anker (59a) in den Elektromagneten (59) eingefügt und je nach dessen Erregungszustand verschiebbar ist,

und daß ein Anschlag (61 ) vorgesehen ist, welcher die maximale Öffnung des Tellerventils (58a) festlegt, und daß der bewegliche Anker (59a) verschiebbar ist zwischen einer ersten Endlage, in der er ganz in den Elektromagneten (59) eingezogen ist, und einer zweiten Endlage, die durch diesen Anschlag (61) begrenzt ist und sehr nahe bei der ersten Endlage liegt (Fig. 7)

7. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Durchlaß (55) einen zweiten Abschnitt (55b) aufweist, dessen Innendurchmesser größer ist als der seines Endabschnitts (55a),

daß der bewegliche Anker (59a) einen dem Tellerventil (58a) zugewandten Endabschnitt aufweist, der sich zum zweiten Ab-

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schnitt (55b) des zweiten Durchlasses (55) erstreckt, daß der Durchmesser (58b) des Tellerventils (58a) größer ist als der Innendurchmesser des einen Endabschnitts (55a) des zweiten Durchlasses (55),

daß der Durchmesser (58c) des einen Endabschnitts des beweglichen Ankers (59a) kleiner ist als der Durchmesser (58b) des Tellerventils (58a) und größer als der Innendurchmesser des einen Endabschnitts (55a) des zweiten Durchlasses (55) und so ausgelegt, daß Druckkräfte, welche axiale Kräfte auf das Magnetventil (59) ausüben, klein gehalten werden (Fig. 7).

8. Taumelscheibenverdichter nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführvorrichtung eine Zugfeder (60) aufweist, welche zwischen der Anlenkung (18, 19) der Taumelscheibe (20) und dem Magnetventil (58) so angeordnet ist, daß ihre Zugspannung mit zunehmender Taumelscheibenneigung zunimmt (Fig. 7).

9. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federvorrichtung (31) vorgesehen ist, welche die Taumelscheibe (20) ständig in einer die Taumelscheibenneigung verringernden Richtung beaufschlagt.

10. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorrichtung eine Schraubenfeder (31) aufweist, die in einer axialen Ausnehmung (13a) der Antriebswelle (13) angeordnet ist,

daß in dieser axialen Ausnehmung (13a) ein erster, von dieser Schraubenfeder (31) beaufschlageter Schieber (45) angeordnet ist,

daß ein zweiter Schieber (18) verschiebbar auf der Antriebswelle (13) angeordnet ist und die Anlenkung (19) abstützt, und daß erster Schieber (45) und zweiter Schieber (18) zwecks gemeinsamer, längs der Antriebswelle (13) erfolgender Axialverschiebung miteinander verbunden (46) sind.

11. Verwendung eines Taumelscheibenverdichters nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.

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12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimaanlage eine Lastabwurfvorrichtung aufweist, um den Taumelscheibenverdichter bei erhöhtem Leistungsbedarf des Kraftfahrzeugs in seine Leerlaufstellung bringen zu können.