DE3545200A1

DE3545200A1 - Taumelscheibenkompressor mit variablem hub

Info

Publication number: DE3545200A1
Application number: DE19853545200
Authority: DE
Inventors: Masaki Anjo Aichi Ohta; Shinichi Okazaki Aichi Suzuki; Kenji Kariya Aichi Takenaka
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1984-12-22
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1986-07-03
Also published as: US4674957A; DE3545200C2

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER 35 A 5 2 0

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE HcD 7000 STUTTGART 1

— 7 —

A 46 878 m Anmelder: KABUSHIKI KAISHA TOYODA

m - 213 JIDOSHOKKI SEISAKUSHO

17. Dezember 1985 Aichi, Japan

Beschreibung

Taumelscheibenkompressor mit variablem Hub.

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor mit variablem Hub, insbesondere zur Verwendung in Klimaanlagen für klimatisierte Fahrzeuginnenräume. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Steuermechanismus zur Veränderung des Hubs eines Kompressors dadurch, daß man den Taumelwinkel einer Taumelscheibenanordnung verändert. Hierdurch können die Kolben im Kompressor in Abhängigkeit von einer Änderung in einer Kühlbelastung innerhalb eines klimatisierten Bereiches, nämlich dem Fahrzeuginnenraum, angetrieben werden.

Im allgemeinen ist ein Taumelscheibenkompressor mit mehreren zylindrischen Bohrungen (Zylindern) versehen, die rings um eine Drehachse einer Taumelscheibe angeordnet sind, wobei Kolben gleitverschieblich in den jeweils zugeordneten Zylindern angeordnet sind und durch die Taumelbewegung der sich drehenden Taumelscheibe hin- und herbewegt werden, so daß die hin- und hergehenden Kolben sukzessive ein Kühlgas in die Zylinderbohrungen pumpen und es dort komprimieren. Um den Hub solcher TaumelScheibenkompressoren in Abhängigkeit

-8-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 8 -

von einer Veränderung der Kühlbelastung zu variieren, findet gewöhnlich ein Steuersystem Anwendung, um den Taumelwinkel der rotierenden Taumelscheibe zu verändern, und zwar in Übereinstimmung mit einer Änderung eines Saugdruckes, die eine Veränderung der Kühlbelastung innerhalb eines geschlossenen, zu klimatisierenden Raumes, beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums, begleitet.

Zwei typische Steuersysteme zur Veränderung des Taumelwinkels einer rotierenden Taumelscheibe bei einem Taumelscheibenkompressor mit variablem Hub sind in den US-PS'en 44 28 718 und 40 37 993 beschrieben.

Bei dem Steuersystem der erstgenannten Druckschrift wird der Taumelwinkel der Taumelscheibe, welcher in direkter Beziehung zum Kompressorhub steht, durch ein Saugdruckdifferenzial im Kurbelgehäuse gesteuert. Das Steuersystem weist ein Hubsteuerventil auf, welches sowohl auf den Saug- als auch den Ausstoßdruck des Kompressors anspricht und so angeordnet ist, daß es eine gesteuerte Verbindung desselben mit dem Kompressorkurbelgehäuse vermittelt. Hierdurch wird der Kompressorhub und damit die Ausstoßströmungsgeschwindigkeit mit einer Zunahme des Ausstoßdruckes und des Saugdruckes gesteigert.

Bei dem Kompressor nach der oben an zweiter Stelle genannten Druckschrift umfaßt das Steuersystem einen Fluidbetätiger zur Verschiebung einer Zentrierkugel, auf welcher der Nockenmechanismus abgestützt ist, um so eine Veränderung in der Kolbenhublänge zu bewirken, und zwar durch Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle des Kompressors.

-9-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 9 -

Bei dem an erster Stelle genannten Steuersystem ist jedoch eine sich nicht drehende Taumelscheibe, die über Nadellager mit einer rotierenden Taumelplatte verbunden ist, betriebsmäßig an ein radial von einer Antriebswelle vorstehendes Angußglied gekoppelt, und zwar durch den Eingriff eines Querzapfens in einen Führungsschlitz, der im Angußglied ausgebildet ist. Somit ist die Steuergenauigkeit des Neigungswinkels der Taumelscheibe und Taumelplatte ungenügend. Auch mangelt es dem Eingriff des Querzapfens in das Angußglied an mechanischer Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Druckreaktionskraft, welche durch die Kolben ausgeübt wird. Ferner kann an den miteinander in Eingriff stehenden Teilen des Querzapfens und des Führungsschlitzes am Angußglied Abnutzung auftreten, was zu einem ungünstigen Spiel im Veränderungsmechanismus für den Taumelwinkel führt. Insgesamt kann somit die Stabilität der sich wiederholenden, hin- und hergehenden Bewegung der Kolben über längere Zeit hinweg nicht gewährleistet werden.

In dem anderen, oben genannten Steuersystem werden Verbindungs- und Zapfenglieder zur Verbindung einer TaumelScheibenanordnung mit der Antriebswelle des Kompressors verwendet. Dementsprechend ist es schwierig, eine hohe Steuergenauigkeit des Taumelwinkels der Taumelscheibe zu erhalten. Auch ist ein solcher aus Verbindungs- und Zapfenglieder bestehender Verbindungsmechanismus gegenüber einer lang dauernden, mechanischen Beanspruchung nicht dauerhaft genug, und zwar insbesondere im Hinblick auf eine Druckreaktionskraft, die von den hin- und hergehenden Kolben ausge-

-10-

A 46 878 m

ία - 213

17. Dezember 1985 - 10 -

übt wird. Außerdem hat dieses Steuersystem einen komplizierten mechanischen Aufbau, welcher die Betriebszuverlässigkeit herabsetzt.

Es ist in erster Linie Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Steuermechanismus zur Veränderung des Taumelwinkels einer Taumelscheibe bei einem Taumelscheibenkompressor mit variablem Hub vorzuschlagen.

Weiterhin soll ein Taumelscheibenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im Hinblick auf seinen Steuermechanismus so verbessert werden, daß der Kolbenhub an eine Veränderung der Kühlbelastung anpaßbar ist und der hierzu vorgeschlagene Mechanismus dauerhaft und zuverlässig arbeitet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Kompressor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors mit variablem Hub;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Taumelscheibenanordnung des Kompressors aus Fig. 1;

-11-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 11 -

Fig. 3 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht eines Stützgliedes und einer Taumelplatte des Kompressors nach Fig. 1;

Fig. 4 ähnliche Ansichten wie in Fig. 2 und 5 zweier abgewandelter Ausführungsformen der Anordnung gemäß Fig. 2;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Kompressors aus Fig. 6 mit einer Darstellung der Verbindung zwischen einer Taumelplattenanordnung und einer Antriebswelle;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 8;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform nach Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

-12-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 12 -

Fig. 13 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 12;

Fig. 14 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in Fig. 14;

Fig. 16 eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 17 eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in Fig. 16.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors mit variablem Hub umfaßt einen kreiszylindrischen Zylinderblock 1 mit einer vorderen Stirnseite, die durch ein vorderes Gehäuse 2 verschlossen ist. Die gegenüberliegende, rückwärtige Stirnseite ist durch ein hinteres Gehäuse 3 über eine Ventilplatte 4 verschlossen. Das vordere Gehäuse 2 weist ein in seiner Mitte angeordnetes Lager 5A auf, welches drehbar das eine Ende einer Antriebswelle 17 abstützt. Das andere Ende der Welle 17 ist ebenfalls drehbar in einem weiteren Lager 5B abgestützt, das an der Rückseite des Zylinderblocks 1 koaxial mit dem Lager 5A angeordnet ist.

Das hintere Gehäuse 3 weist eine Saugkammer 6 und eine Ausstoßkammer 7 auf, die zueinander koaxial liegen und durch eine ringförmige Trennwand 8 voneinander getrennt sind. Die Aus stoß kammer 7 liegt zentral, die Saugkaipmer

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 13 -

umgibt die Ausstoßkammer 7 an deren Außenseite. Die Saug- und Ausstoßkammern 6, 7 stehen mit Druckkammern 15 von später noch zu beschreibenden Zylinderbohrungen 14 über Saugöffnungen 9 bzw. Ausstoßöffnungen 10 in Verbindung, wobei diese Öffnungen in der Ventilplatte 4 ausgebildet sind. Saugventile 11 dienen dem Öffnen und Verschließen der zugeordneten Saugöffnungen 9 in Abhängigkeit von der hin- und hergehenden Bewegung von Kolben 16 innerhalb der Zylinderbohrungen 14. Wenn ein Kolben 16 seinen Saughub ausführt, wird das zugeordnete Saugventil 11 so betätigt, daß es die zugehörige Saugöffnung öffnet. Ausstoßventile 12 dienen dem Öffnen und Verschließen der zugeordneten Ausstoßöffnungen 10 in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung. Wenn ein Kolben seinen Kompressionshub ausführt, wird das zugeordnete Ausstoßventil so betätigt, daß sich die zugehörige Ausstoßöffnung 10 öffnet. Die axial verlaufenden Zylinderbohrungen 14 sind im Zylinderblock 1 rund um das Zentrum des Lagers 5B angeordnet. In die jeweiligen Zylinderbohrungen sind die zugehörigen Kolben 16 eingepaßt. Jede Zylinderbohrung 14 weist auf ihrer rückwärtigen Seite eine Kompressionskammer 15 auf, die abwechselnd mit der Saugkammer 6 und der Ausstoßkammer 7 verbindbar ist, und zwar über die zugehörige Saugöffnung 9 bzw. Auslaßöffnung 10. An der Vorderseite des Zylinderblocks 1 ist ein Kurbelgehäuse 13 ausgebildet, welches mit allen Zylinderbohrungen 14 in Verbindung steht. Durch das Kurbelgehäuse 13 verläuft die Antriebswelle 17, die durch die Lager 5A und 5B abgestützt ist, axial hindurch. Auf der Welle 17 ist eine Taumelscheibenanordnung 30 befestigt, deren Taumelwinkel verstellbar ist. Die Taumelscheibenanordnung 30 umfaßt ein Stützglied 19, welches auf der Antriebswelle 17 befestigt ist und von dieser Welle

-14-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 14 -

radial in das Kurbelgehäuse 13 hineinragt. Ferner ist eine sich nicht drehende Taumelscheibe 18 sowie eine rotierende Taumelplatte 20 vorgesehen, wobei letztere am Stützglied 19 derart abgestützt ist, daß sie um eine Achse taumeln kann, die parallel zu einer anderen Achse verläuft, die ihrerseits senkrecht zur Achse der Antriebswelle 17 gerichtet ist. Das Stützglied 19 weist eine Montagefassung 19A auf, mit deren Hilfe das Stützglied 19 drehfest mit der Antriebswelle 17 verbunden ist. Ferner weist das Stützglied 19 einen abstehenden Arm 19B auf, auf dem die sich mitdrehende Taumelplatte 20 abgestützt ist. Die Fassung 19A ist mit einem axial durchgehenden Loch 19C versehen, in welches die Welle 17 eingesetzt wird. Der Arm 19B, der die Form eines halbkreisförmigen Bogengliedes hat und mit der Fassung 19A einstückig ausgebildet ist, weist einen Zahn 19D in Gestalt eines rund und konvex gebogenen Teiles auf, der an der halbkreisförmigen Innenfläche des halbkreisförmigen Bogengliedes ausgebildet ist. Eine Mündung 19E öffnet sich nach der Rückseite des Zylinderblocks 1 hin, wo die Zylinderbohrungen 14 liegen.

Die sich mitdrehende Taumelplatte 20 weist einen ringförmigen Montageflansch 2OA auf, der an einer Stirnseite eines kreiszylindrischen Körpers 2OC ausgebildet ist und die Taumelscheibe 18 abstützt. Ferner ist an der Taumelplatte 20 ein Taumelkopf 2OB mit einer halbkreisförmigen Außenfläche ausgebildet, die komplementär zur halbkreisförmigen Innenfläche des Armes 19B ist. Die halbkreisförmige Außenfläche des Taumelkopfes 2OB weist eine halbkreisförmig gebogene Rinne 2OD auf, die gleitverschieblich in Eingriff mit dem

-15-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 15 -

Zahn 19D des Stützgliedes 19 gelangt. Dies bedeutet, daß die Taumelplatte 20 in der Lage ist, relativ zum Stützglied 19 zu taumeln, und zwar aufgrund des Eingriffes von Taumelkopf 20 und Arm 19B. Der ringförmige Montageflansch 2OA wie auch der zylindrische Körper 2OC der Taumelplatte 20 sind so angeordnet, daß sie die Antriebswelle 14 und die Fassung 19A des Stützgliedes umschließen. Da das Stützglied 19 durch das enge Anliegen der Fassung 19A an der Welle 17 mit dieser Welle drehfest verbunden ist, rotiert auch das Stützglied zusammen mit der Antriebswelle 17 und nimmt dabei die Taumelplatte 20 um die Antriebswelle 17 drehend mit. Die' Taumelplatte 20 ist auf der sich nicht drehenden Taumelscheibe 18 mittels eines Lagers 22 gehalten, das zwischen einer Stirnseite der nicht rotierenden Taumelscheibe 18 und dem Montageflansch 2OA der Taumelplatte 20 angeordnet ist. Die Taumelscheibe 18 ist als ringförmiges Glied ausgebildet und so angeordnet, daß sie die Antriebswelle 17 umschließt. An einem außen gelegenen Teil ist die Taumelscheibe 18 mit einem Vorsprung 23 versehen, dessen äußeres Ende außerhalb des Außenumfangs der Taumelscheibe 18 liegt. Mit dem außengelegenen Ende des Vorsprungs 23 ist ein abrollbarer Anschlag 24 verbunden, der in einen axial verlaufenden Führungsschlitz 25 eingreift, der seinerseits an der Innenfläche des Kurbelgehäuses 13 des Zylinderblocks ausgebildet ist. Der abrollbare Anschlag 24 verhindert ein Mitdrehen der Taumelscheibe 18 um die Antriebswelle 17. Jedoch gestattet es der abrollbare Anschlag, daß die Taumelscheibe 18 zusammen mit der Taumelplatte 20 taumelt, indem der Anschlag im Führungsschlitz 25 des Zylinderblocks 1 abrollt.

-16·

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 16 -

Die Taumelscheibe 18 der Anordnung 30 ist betriebsmäßig mit jedem Kolben 16 durch eine Verbindungsstange 26 und zwei Kugellager 21 verbunden, wobei die letzteren an den beiden Enden der Verbindungsstange 26 angeordnet sind- Die Anordnung der Lagerkugeln 21 an den gegenüberliegenden Enden jeder Verbindungsstange 26 ermöglicht die Ausbildung eines Universalgelenks zwischen der Verbindungsstange 26 und dem Kolben 16 bzw. der Taumelscheibe 18. Wenn die Antriebswelle 17 in Drehung versetzt ist, rotiert das Stützglied 19 auf dieser Welle mit und wird sukzessive in axiale Ausrichtung mit einer der Zylinderbohrungen 14 gebracht. Wenn das Stützglied 19 in axialer Ausfluchtung mit irgendeiner Zylinderbohrung 14 ist, wird der zugehörige Kolben 16 an den oberen Todpunkt seines Hubes innerhalb der Zylinderbohrung 14 verschoben, und zwar aufgrund der Taumelbewegung der Taumelscheibenanordnung 30.

Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Leitung 27 ermöglicht es, entweder ein Ansauggas oder ein Ausstoßgas innerhalb des Kompressors in das Kurbelgehäuse 13 fließen zu lassen, und zwar über Ventile 28A und 28B, die alternativ und automatisch geöffnet werden können.

An einer Stirnseite des Armes 19B ist ein Anschlag 29 (Fig. 1) vorgesehen, der in die Mündung 19E hinein vorsteht. Dieser Anschlag 29 dient dazu, eine übermäßige Taumelbewegung des Taumelkopfes 20 um eine vorbestimmte, winkelmäßig vorgeschobene Lage der Taumelscheibenanordnung 30 hinaus zu verhindern, wobei diese Lage die am wenigsten geneigte Position der Taumelscheibenanordnung ist. Diese vorgegebene Lage wird vorzugsweise auf einen Wert zwischen etwa 3 und 6 Grad

-17-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 17

eingestellt und stellt die Neigung gegenüber der Vertikalen dar. Die Neigung oder der Taumelwinkel der TaumelScheibenanordnung wird dadurch variiert, daß man den Druckzustand innerhalb des Kurbelgehäuses 13 entsprechend steuert.

Nachstehend wird die Betriebsweise des Taumelscheibenkompressors mit variablem Hub der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Wenn der Kompressor aufgrund der Abkopplung der Antriebswelle 17 von einer Antriebsquelle im Ruhezustand ist, d.h. wenn die Welle 17 von einem Fahrzeugmotor separiert ist, befinden sich die Kompressionskammern 15 der Zylinderbohrung 14 und das Kurbelgehäuse 13 unter gleichen Druckbedingungen. Infolgedessen wird die Taumelscheibe 18 der Anordnung 30 in einer Position gehalten, die der oben erwähnten, durch den Anschlag 29 vorgegebenen Position am nächsten liegt. Dementsprechend wird jeder Kolben 16 in einer Lage abgestoppt, die nicht weit vom oberen Todpunkt seines Hubes entfernt ist.

Wenn die Antriebswelle 17 durch Betätigen einer Kupplungseinrichtung mit einer Antriebsquelle verbunden wird, beispielsweise durch Betätigen einer üblichen elektromagnetischen Kupplung, beginnt diese Welle zu rotieren, wodurch gleichzeitig auch die Rotation der Taumelplatte 20 und des Stützgliedes 19 veranlaßt ist. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt die Taumelscheibenanordnung in einer Position sehr geringer Neigung ist, wird die Taumelbewegung der Taumelplatte 20 und der

-18-

A 46 878 πι

m - 213

17. Dezember 1985 - 18 -

Taumelscheibe 18 minimal gehalten. Infolgedessen können die Kolben 16 in den Zylinderbohrungen 14 keinen ausreichenden hin- und hergehenden Hub ausführen. Dies bedeutet, daß beim Beginn der Kompression keine merkliche Kompressionsbewegung der Kolben auftritt.

In Übereinstimmung mit dem Fortschreiten des Kompressorbetriebs wird einer der Saug- und Ausstoßdrücke selektiv in das Kurbelgehäuse 13 während des Kompressorbetriebs eingespeist, und zwar aufgrund eines Öffnens eines der Ventile 28A und 28B, so daß ein Differentialdruck zwischen den Druckkammern 15 der Zylinderbohrungen 14 und dem Kurbelgehäuse 13 entsteht. Diese Druckdifferenz veranlaßt jeden Kolben 16, sich innerhalb seiner zugehörigen Zylinderbohrung 14 zum Kurbelgehäuse 13 hin oder von diesem weg zu verschieben, bis die Drücke sowohl in den Kompressionskammern 15 als auch im Kurbelgehäuse 13 ausbalanciert sind. Die erwähnte Verschiebung der Kolben 16 zum Kurbelgehäuse 13 hin oder von diesem weg beaufschlagt die Taumelscheibe 18 über die Verbindungsstangen 26 mit einer Druck- oder Zugkraft. Dementsprechend wird die Neigung der Taumelscheibe 18 zusammen mit derjenigen der Taumelplatte 20 mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle 17 verändert. Dies heißt, daß sich die Taumelscheibe 18 und die Taumelplatte 20 der Taumelscheibenanordnung 30 um eine Achse verdrehen, die parallel zu einer anderen Achse verläuft, die ihrerseits senkrecht auf der Achse der Antriebswelle 17 steht, veranlaßt durch die Rotation des Taumelkopfs 2OB innerhalb des Armes 19B des Stützgliedes 19. Die Verdrehung der Taumelscheibenanordnung 30 setzt sich fort, bis der oben erwähnte Druckgleichgewichtszustand erreicht ist. Die Verdrehung des Taumelkopfs 2OB er-

-19-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 19 -

folgt um eine Achse, die genau der oben erwähnten Drehachse der Taumelscheibenanordnung 30 entspricht und durch einen Punkt geht, an welchem der Mittelpunkt der Verbindung jeder Verbindungsstange 26 und der Taumelscheibe 18 liegt, wenn der Arm 19B des Stützgliedes 19 in Ausrichtung mit jeder zugeordneten Zylinderbohrung 14 kommt. Wenn die Taumelplatte 20 der geneigten Taumelscheibenanordnung 30 durch die Antriebswelle 17 verdreht wird, taumelt die sich nicht mitdrehende Taumelscheibe 18 und veranlaßt eine Hin- und Herbewegung aller Kolben 16 innerhalb der zugeordneten Zylinderbohrungen 14. Infolgedessen wird ein Ansaugen und ein Komprimieren eines Kühlgases durch die Kolben 16 ausgeführt .

Wenn während des Kompressorbetriebs eine Kühllast in einem klimatisierten Bereich, beispielsweise in einem Fahrzeuginnern, groß wird, wird das Ventil 28A, welches in Verbindung mit der Saugkammer 6 steht, geöffnet, so daß das Ansauggas in das Kurbelgehäuse eingeleitet wird und der Saugdruck in diesem Gehäuse vorherrscht. Infolgedessen wird eine große Druckdifferenz zwischen den Kompressionskammern 15 und dem Kurbelgehäuse 13 hergestellt. Somit wird die Taumelscheibe 18 von den Kolben 18 über die Verbindungsstangen 26 mit Druck beaufschlagt, was eine Zunahme des Neigungswinkels (Taumelwinkels) der Taumelscheibenanordnung 30 verursacht. Als Ergebnis hiervon bewegen sich die Kolben 26 mit größerem Hub hin und her, wodurch der Gesamthub des Kompressors gesteigert wird.

Wenn andererseits die Kühllast in dem klimatisierten Bereich klein wird, wird das Ventil 28A geschlossen und stattdessen das andere Ventil 28B geöffnet, so daß das

-20-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 20 -

Ausstoßgas in das Kurbelgehäuse 13 eingeführt wird. Dementsprechend herrscht im Kurbelgehäuse 13 der Ausstoßdruck vor. Infolgedessen verringert sich die Druckdifferenz zwischen den Kompressionskammern 15 und dem Kurbelgehäuse 13 und der Neigungswinkel der Taumelscheibenanordnung 30 nimmt ab. Dementsprechend gehen die Kolben 26 mit reduziertem Hub hin und her, und der Hub des Kompressors ist vermindert.

Aus der voranstehenden Beschreibung der ersten Ausführungsform der Erfindung geht hervor, daß der Mechanismus zum Ändern des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung dadurch extrem vereinfacht ist, daß ein Stützglied vorgesehen wird, welches einen halbkreisförmig ausgebildeten Taumelarm aufweist, und daß ein Taumelkopf der Taumelplatte komplementär mit diesem Arm in Eingriff ist. Es ist insbesondere zu beachten, daß dadurch, daß der Eingriff des Taumelkopfes an der Taumelplatte mit dem Arm des Stützgliedes durch Oberflächenkontakt zwischen diesen Teilen erfolgt. Somit kann die mechanische Festigkeit der Taumelscheibenanordnung gegenüber einer Reaktionskraft, die von den hin- und hergehenden Kolben stammt, sowie die Stabilität der Taumelbewegung der Taumelscheibenanordnung sehr hoch sein. Somit ist gewährleistet, daß eine zuverlässige Betriebsweise eines Taumelscheibenkompressors mit variablem Hub erhalten wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei abgewandelte Ausführungsformen des Mechanismus zur Veränderung des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung 30 gemäß Fig. 1 bis 3.

-21-

Ά 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 21 -

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Arm 19B des Stützgliedes 19 mit einer halbkreisförmig gebogenen Nut an der Innenfläche des Gliedes 19 versehen. An der Außenfläche des Taumelkopfs 2OB ist ein halbkreisförmig gebogener Zahn-ausgebildet, der verschieblich in die Nut des Armes 19B eingreift.

Bei der anderen Abwandlung gemäß Fig. 5 ist die Innenfläche des Armes 19B des Stützgliedes 19 mit einer halbkreisförmig verlaufenden, konvexen Fläche ausgebildet. Der Taumelkopf 2OB weist an seiner Außenfläche eine halbkreisförmig verlaufende, konkave Oberfläche auf, die gegenüber der zuvor erwähnten Fläche komplementär ist und beweglich mit dieser Fläche in Eingriff ist. Die beiden zuletzt erwähnten Ausführungsformen der Erfindung sind offensichtlich in der Lage, die mechanische Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Taumelplattenanordnung sowie die Stabilität des Taumeins dieser Anordnung in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform zu gewährleisten.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors mit variablem Hub. Einander entsprechende Teile sind in Fig. 1 bis 7 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Da außerdem die vorliegende Erfindung den Steuermechanismus zur Veränderung des Kompressorhubs betrifft, und da der Kompressionsmechanismus des Kompressors nach Fig. 6 und der gleiche wie bei dem Kompressor der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 ist, wird im nachstehenden lediglich der Mechanismus zur Veränderung des Taumelwinkels einer TaumelScheibenanordnung im Kompressor gemäß Fig. 6 und 7 beschrieben. Dabei ist es selbstverständlich, daß diejenigen Elemente, die mit

-22-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 22 -

den jeweiligen Bezugszeichen versehen sind, jedoch nicht in der Beschreibung erscheinen, im wesentlichen die gleiche Ausbildung und die gleichen mechanischen Funktionen haben.

Bei dem Kompressor gemäß Fig. 6 und 7 ist eine Taumelscheibenanordnung 14 in einem Kurbelgehäuse 13 eines Zylinderblocks 1 angeordnet und auf einer Antriebswelle 17 montiert. Die Taumelscheibenanordnung 40 umfaßt ein Stützglied 119, das drehfest mit der Antriebswelle 17 verbunden ist. Ferner ist eine mitrotierende Taumelplatte 120 vorgesehen, die. am Stützglied 119 derart abgestützt ist, daß sie zusammen mit dem Stützglied 119 um die Achse der Antriebswelle 117 rotiert und in der Lage ist, um eine Achse zu taumeln, die senkrecht zur Achse der Welle 17 verläuft. Schließlich wird von der Taumelplatte 120 eine sich nicht mitdrehende Taumelscheibe 18 derart gehalten, daß sie zusammen mit der Platte 120 taumelt. Das Stützglied weist eine Montagefassung 119A auf, mit deren Hilfe das Stützglied 119 an der Antriebswelle 17 befestigt ist. Ferner ist das Stützglied 119 mit einem abstehenden Arm 119B versehen, an dem die Taumelplatte 120 rotierend angeordnet ist. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist die Fassung 119A des Stützgliedes 119 als quadratischer Stab mit zwei einander gegenüberliegenden, ebenen Seitenflächen 119D ausgebildet und weist eine Mittelbohrung 119C auf, in welcher die Antriebswelle 17 mit Paßsitz angeordnet ist, so daß sich eine einstückige Ausbildung ergibt. Der Arm 119B des Stützgliedes 119 verläuft rechtwinklig zur Antriebswelle 17 und weist zwei einander gegenüberliegende, ebene Seitenwände 119E auf. Ferner besitzt der Arm 119B

-23-

A 46 878 m

nt - 213

17. Dezember 1985 - 23

eine ausgedehnte und gebogene Höhlung 129. Der Krümmungsmittelpunkt der Höhlung 129 liegt an einem Punkt, der dem Mittelpunkt jedes Kugellagers 21 entspricht, welches als Universalkupplung zwischen jeder Verbindungsstange 26 und der Taumelscheibe 18 jedesmal dann angeordnet ist, wenn das Stützglied 119 in eine Position gelangt, in der das Glied mit jeder Zylinderbohrung 14 des Zylinderblocks 1 ausgerichtet ist.

Die Taumelplatte 120 weist einen ringförmigen Montageflansch 12QA auf, der an einer Stirnseite eines zylindrischen Körpers 120C ausgebildet ist, der seinerseits die Taumelscheibe ..18 hält, wobei ein Lager 22 zwischen einer Stirnfläche der Taumelscheibe 18 und einer Innenseite des ringförmigen Montageflansches 120A angeordnet ist. Der zylindrische Körper 120C besitzt in seiner Mitte eine nicht kreisförmige Bohrung 130, durch welcher die Montagefassung 119A des Stützgliedes 119 hindurch verläuft. Die nicht kreisförmige Bohrung 130 des zylindrischen Körpers 120C weist zwei ebene Innenflächen 130 auf, die den beiden Flachseiten 119D des Stützgliedes 119 gegenüberliegen und so dimensioniert sind, daß die Taumelplatte 120, die vom Stützglied 119 abgestützt ist, sich vor und zurückdrehen kann, mit Bezug auf das Stützglied 119 und die Antriebswelle 17, und zwar unter Führung der Flachseiten 119D des Stützgliedes 119.

Die Taumelplatte 120 hat ferner einen Arm 120B, der an einem Teil der Außenfläche des Montageflansches 120A angeordnet ist. Der Arm 120B ist als gabelförmiger Fortsatz des Flansches 120A ausgebildet. Die gabelförmige Verlängerung kann den Arm 119B des Stützgliedes 119 sandwichartig umfassen. Ein Haltezapfen 132 ist

-24-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 24 -

so angeordnet, daß er den gabelförmigen Arm 120B seitlich durchdringt und dabei durch die gebogene Höhlung 129 des Armes 119B verläuft. Der Haltezapfen 132 weist eine gekrümmte Konfiguration derart auf, daß er leicht in der gekrümmten Höhlung 129 gleiten kann und eine Verdrehung der Taumelplatte 120 bezüglich des Stützgliedes 119 ermöglicht. Dies heißt, daß der Haltezapfen 132 die gleiche Krümmung wie die längliche und kreisförmig gebogene Höhlung 129 hat.

Die nicht mitrotierende Taumelscheibe 18, die an der Taumelplatte 120 gehalten ist, ist als ein ringförmiges Glied ausgebildet, welches die Passung 119A des Stützgliedes 119 sowie die Antriebswelle 17 umschließt. Die nicht rotierende Taumelscheibe 18 ist an einem Teil ihres Außenumfangs mit einem radialen Vorsprung 123 versehen, der beispielsweise eine kleine, fest in den äußeren Umfang der Taumelscheibe 18 eingeschraubte Stange ist. Der radiale Vorsprung 123 weist ein Kugellager 124 auf, welches drehbar am freien Ende des Vorsprungs 123 befestigt ist. Das Kugellager 124 dient dazu, die Taumelscheibe 118 an einer drehenden Mitnahme zu hindern. Das Kugellager 124 liegt in einem axial verlaufenden Führungsschlitz 125, so daß das Kugellager 124 sich als solches im Schlitz 25 verdrehen kann, wenn die Taumelscheibe 18 taumelt.

Die Taumelscheibe 18 der TaumelScheibenanordnung 40 ist mit jedem der Kolben 16 durch eine Verbindungsstange 26 und zwei Kugellager 21 verbunden, die zu beiden Enden der Verbindungsstange 26 angeordnet sind. Die Kugellager 21 bilden somit eine universelle Kupplung zwischen jeder Verbindungsstange 26 und dem zu-

-25-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 25 -

ordneten Kolben 16 bzw. eier Taumelscheibe 18. Es versteht sich, daß diese Verbindung zwischen den Kolben 16 und der Taumelscheibe 18 so ausgebildet ist, daß immer dann, wenn der Arm 119B des Stützgliedes 119 während des Umlaufs der Antriebswelle 117 in Ausrichtung mit einer der Zylinderbohrungen 14 gelangt, der zugeordnete Kolben 16 an den oberen Todpunkt seines Hubes innerhalb der Zylinderbohrung 14 gelangt, und zwar aufgrund der Taumelbewegung der Taumelscheibe

Eine Leitung 27 und zwei Ventile 28A und 28B sind in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 angeordnet. Wenn somit das Ventil 28A geöffnet ist, wird Saugdruck (niederer Druck) von der Saugkammer 6 in das Kurbelgehäuse 13 über die

geschlossen

Leitung 27 eingeleitet. Wenn das Ventil/28A und das andere Ventil 28B alternativ geöffnet ist, wird ein Ausstoßdruck (hoher Druck) in das Kurbelgehäuse 13 über die gleiche Leitung 27 eingeleitet. Die Einleitung der Saug- und Ausstoßdrücke in das Kurbelgehäuse 13 bewirkt die Ausbildung einer Druckdifferenz zwischen den Kompressionskammern 15 der Zylinderbohrungen 14 und dem Kurbelgehäuse 13, wobei diese Druckdifferenz eine Veränderung des Taumelwinkels der Taumelscheibe 18 und der Taumelplatte 120 der Taumelscheibenanordnung 40 in der gleichen Weise veranlaßt, wie dies bei der Taumelscheibenanordnung 30 der ersten Ausführungsform der Fall ist. Die Schaltung der beiden Ventile 28A und 28B von einem zum anderen erfolgt in Abhängigkeit von einer Kühllastbedingung in einem klimatisierten Bereich. Eine bevorzugte Weise zur abwechselnden Öffnung der beiden Ventile 28A und 28B liegt darin, von einem zum anderen Ventil derart zu schalten, daß

-26-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 26 -

ein vorbestimmter Gasdruck, ständig im Kurbelgehäuse 13 vorherrscht. So wird beispielsweise die Schaltung der Ventile 28A und 28B so ausgeführt, daß ein Gasdruck im Bereich des 2,3- bis 2,8-fachen Atmosphärendruckes immer im Kurbelgehäuse aufrechterhalten wird.

In Übereinstimmung mit dem Mechanismus zur Veränderung des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung 14 der zweiten Ausführungsform ist der seitliche Haltezapfen 132 mit einem weiten Kontaktflächenbereich versehen, der gleitverschieblich an der gebogenen Innenwand der kreisförmig gekrümmten Höhlung 120 anliegt. Dementsprechend besitzt die Taumelscheibenanordnung 40 ausreichend physikalische Festigkeit, um einer großen Reaktionskraft, die von den Kompressionskolben 16 herrührt, zu widerstehen. Ferner kann der große Berührungsflächenbereich des Haltezapfens 32 eine stabile und zuverlässige Verbindung zwischen dem Stützglied 119 und der Taumelscheibe 18 sowie der Taumelplatte 120 vermitteln. Somit kann eine zuverlässige Betriebsweise bei der Änderung des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung 40 garantiert werden.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors. Diese dritte Ausführungsform kann als Abwandlung der zweiten Ausführungsform betrachtet werden, da bei der dritten Ausführungsform nicht nur der Kompressionsmechanismus des Kompressors, sondern auch die Konstruktion und Ausbildung einer Taumelscheibenanordnung 50 derjenigen der zweiten Ausführungsform ähnlich sind, mit der Ausnahme, daß zwei im Abstand vorgesehene Haltezapfen 232

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 27 -

bei der dritten Ausführungsform anstelle des einzigen Haltezapfens 132 der zweiten Ausführungsform Anwendung finden. Jeder Haltezapfen 232 besteht aus einer runden Stange. Die Anordnung der beiden räumlich getrennten Haltezapfen 232, die in der kreisförmig gekrümmten Höhlung 129 gleitverschieblich sind, bewirkt die Entstehung einer stabilen Drehbewegung von Taumelplatte 120 und Taumelscheibe 118 der Anordnung 50, wenn der Taumelwinkel sowohl der Platte 120 wie auch der Scheibe 180 verändert werden soll. Da die beiden Haltezapfen 232 zwei separate Stellen der Innenfläche der Höhlung 129 berühren, kann die Gleitverbindung der Taumelplatte 120 mit dem Stützglied 119 starr sein.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Diese vierte Ausführungsform kann als weitere Abwandlung der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 6 und 7 angesehen werden. Bei der vierten Ausführungsform unterscheidet sich eine Taumelscheibenanordnung 60 von der Anordnung 40 der zweiten Ausführungsform dadurch, daß zwei separate Haltezapfen 332 so angeordnet sind, daß sie in zwei verschiedene, rund gebogene Höhlungen 319A und 3T9B eingreifen, die ihrerseits einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt, jedoch unterschiedliche Krümmungsradien haben. Die Betriebsweise der Taumelscheibenanordnung 60 ist jedoch nahezu die gleiche wie bei der Anordnung 50 der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 8 und 9. Dies bedeutet, daß auch die vierte Ausführungsform der Erfindung die gleichen Vorteile wie die oben beschriebene dritte Ausführungsform aufweist.

-28-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 28 -

Die Fig. 12 und 13 zeigen eine fünfte Ausführungsform eines Kompressors mit variablem Hub. Einander entsprechende Elemente sind bei dieser Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den voranstehenden Ausführungsbeispielen. Da ferner der Kompressor gemäß der fünften Ausführungsform sich von der oben beschriebenen Ausführungsform lediglich in Konstruktion und Anordnung der TaumelScheibenanordnung unterscheidet, folgt im Nachstehenden allein die Beschreibung dieser Anordnung.

Bei dem Kompressor gemäß Fig. 12 und 13 ist eine Taumelscheibenanordnung 70 in einem Kurbelgehäuse 13 angeordnet und auf einer Antriebswelle 17 montiert, so daß sie die jeweiligen Kolben 16 in den Zylinderbohrungen 14 in Abhängigkeit von der Verdrehung der Antriebswelle 17 hin- und hergehend mitnimmt. Die Taumelscheibenanordnung 70 umfaßt ein Stützglied 219, das drehfest, z.B. einstückig, mit der Antriebswelle 17 verbunden ist. Vom Stützglied 219 wird eine sich mitdrehende Taumelplatte 420 abgestützt. Die Taumelplatte 420 hält seinerseits eine sich nicht mitdrehende Taumelscheibe 18. Das Stützglied 219 ist als nicht runder Stab ausgebildet, mit zwei zueinander parallelen, ebenen Seiten 219A, wie in Fig. 13 dargestellt. Die beiden Seiten 219A sind jeweils mit rund gebogenen Führungsnuten 229 ausgestattet. Jede Führungsnut 229 hat einen Krümmungsradius, welcher es ermöglicht, den Taumelwinkel der Taumelplatte 42 0 um eine Achse zu verändern, welche die Achse der Antriebswelle 17 rechtwinklig schneidet, vorzugsweise eine Achse, die senkrecht zur Achse der Antriebswelle 17 steht. Der Krümmungsmittelpunkt jeder Führungsnut 229 ist ein Punkt, der in einer

-29-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 29 -

Ebene parallel zu derjenigen Ebene liegt, welche einen Verbindungsmittelpunkt einer der Verbindungsstangen und der Taumelscheibe 18 sowie die Achse der Antriebswelle 17 einschließt, wenn der Kolben 16, der mit jener einen Verbindungsstange 16 verbunden ist, sich am oberen Todpunkt seines Hubes befindet.

Die Taumelplatte 420 weist einen ringförmigen Montageflansch 420A auf, der an einer Stirnseite eines zylindrischen Körpers 420C ausgebildet ist, an dem seinerseits die Taumelplatte 18 mit Hilfe von Lagern 22 gehalten ist. Die Lager 22 liegen zwischen einer Stirnfläche der Taumelscheibe 18 und einer Innenfläche des Montageflansches 420A. Der zylindrische Körper 420G hat an seiner Mitte eine nicht kreisförmige Bohrung 430, durch welche sich das Stützglied 219 und die Antriebswelle 17 erstrecken. Die nicht kreisförmige Bohrung 430 weist zwei ebene Innenwände 431 auf, die den zuvor erwähnten Seiten 219A des Stützgliedes gegenüberliegen und so dimensioniert sind, daß die vom Stützglied 219 abgestützte Taumelplatte 420 mit Bezug auf das Stützglied 219 wie auch auf die Welle 17 vor- und zurückbeweglich ist, und zwar unter Führung der ebenen Seiten 219A des Stützgliedes 219. Ein Paar von Haltezapfen 432 sind so an den ebenen Seiten 219A des Stützgliedes 219 befestigt, daß sie aufeinander zu vorstehen und in die jeweiligen Führungsnuten 229 des Stützgliedes hineinragen. Aus Fig. 12 geht hervor, daß die Haltezapfen 43 2 so gestaltet und bemessen sind, daß sie komplementär und gleitverschieblich in die Führungsnuten 229 eingreifen. Die Haltezapfen 432 haben infolgedessen

-30-

A 46 878 m

in - 213

17. Dezember 1985 - 30 -

rund gekrümmte obere und untere, große Gleitflächen. Dies bedeutet, daß eine stabile Abstützung der Taumelplatte 420 am Stützglied 290 dadurch gewährleistet ist, daß die Haltezapfen 432 in die Führungsnuten 229 eingreifen.

Die sich nicht mitdrehende Taumelscheibe 18, die an der Taumelplatte 420 gehalten ist, ist als ringförmiges Glied ausgebildet, welches das Stützglied 219 und die Antriebswelle 17 umgibt. Die nicht rotierende Taumelscheibe 18 ist an einem Teil ihres äußeren Umfangs mit einem radialen Vorsprung 123 versehen, an dessen äußerem Ende drehbar ein Kugellager 124 angeordnet ist. Das Kugellager 124 dient dazu, die Taumelscheibe 18 an einer Rotation zu hindern. Das Kugellager liegt dabei in einem axial verlaufenden Führungsschlitz 125, so daß sich das Kugellager 124 in diesem Schlitz 125 verdrehen kann, wenn die Scheibe 18 taumelt. Die sich nicht mitdrehende Taumelscheibe 18 ist betriebsmäßig mit jedem der Kolben 16 über eine Verbindungsstange 26 und zwei Kugellager 21 verbunden, die jeweils an beiden Enden der Verbindungsstangen 26 vorgesehen sind. Die Kugellager 21 vermitteln somit universelle Kupplungen zwischen jeder Verbindungsstange 26 und den zugeordneten Kolben 16 bzw. der Taumelscheibe 18. Diese betriebsmäßige Verbindung zwischen dem Kolben 16 und der Taumelscheibe 18 ist so vollzogen, daß immer dann, wenn ein Teil der Taumelplatte 420, der an einer Position ausgehend von einer der ebenen Seiten 219A des Stützgliedes 219 liegt, in Ausrichtung mit einer der Zylinderbohrungen 14 während des Umlaufs der Antriebswelle 17 gelangt, der zugeordnete Kolben 16 zu dem oberen Todpunkt seines Hubes innerhalb der

-31-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 31 -

Zylinderbohrung 14 gelangt, und zwar aufgrund der Taumelbewegung der Taumelscheibe 18.

Eine Leitung 27 und zwei Ventile 28A und 28B sind in der gleichen Weise wie bei den voranstehenden Ausführ ungs formen der Erfindung angeordnet, so daß eine Druckdifferenz, die der Veranlassung einer Änderung des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung 70 dient, im Kurbelgehäuse 13 ausgebildet wird, und zwar im Zusammenhang mit einer Änderung einer Kühllast in einem klimatisierten Bereich, beispielsweise in einem Fahrzeuginnenraum. Wenn der Taumelwinkel der Taumelscheibenanordnung 70 verändert wird, verdreht sich die Anordnung 70 um eine Achse, welche durch die Krümmungsmittelpunkte der beiden Führungsnuten 229 verläuft, veranlaßt durch die Gleitverschiebung der Haltezapfen 432 in den Führungsnuten 229.

Bei dem Mechanismus zum Verändern des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung 70 gemäß der fünften Ausführungsform sind die Haltezapfen 432 mit breiten Gleitflächenbereichen versehen. Dementsprechend kann die mechanische Dauerhaftigkeit des Änderungsmechanismus für den Taumelwinkel sehr hoch sein. Ferner ist die physikalische Festigkeit der Taumelscheibenanordnung 70 ausreichend hoch, um einer großen Reaktionskraft zu widerstehen, die von den Kompressionskolben 16 herrührt. Infolgedessen kann eine zuverlässige Betriebsweise bei der Veränderung des Taumelwinkels der Taumelscheibenanordnung 17 garantiert werden. Somit wird eine zuverlässige Betriebsweise bei der Veränderung des Hubes eines Taumelscheibenkompressors in Verbindung mit einer Kühllastbedingung

-32-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 32 -

innerhalb eines klimatisierten Raumes erhalten.

Die Fig. 14 und 15 zeigen eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Diese sechste Ausführungsform kann jedoch als Abwandlung der fünften Ausführungsform angesehen werden. Dies trifft deshalb zu, weil bei der sechsten Ausführungsform nicht nur der Kompressionsmechanismus des Kompressors, sondern auch die Konstruktion und Ausbildung einer Taumelscheibenanordnung 80 zu derjenigen der fünften Ausführungsform ähnlich sind, mit der Ausnahme, daß ein Paar zweier im Abstand angeordneter Haltezapfen 532 jeweils auf der ebenen Innenwand 431 der Taumelplatte 420 vorgesehen sind, anstatt einen einzigen Haltezapfen 432 an jeder ebenen Innenwand 431 der Taumelplatte 420 zu befestigen, wie dies bei der fünften Ausführungsform der Fall ist. Jeder Haltezapfen 53 2 besteht aus einem runden Stift. Die Anordnung der beiden in gegenseitigem Abstand angeordneten Haltezapfen 532 ermöglicht eine Gleitverschiebung in jeder der gekrümmten Führungsnuten 229 und bewirkt eine stabile Drehbewegung der Taumelplatte 420 und der Taumelscheibe 18 der Anordnung 80, wenn der Taumelwinkel der Platte 420 und der Scheibe 18 verändert werden soll. Da die Haltezapfen 53 2 in Kontakt mit separaten Stellen jeder Führungsnut 229 sind, kann die gleitende Verbindung der Taumelplatte 20 mit dem Stützglied 219 starr sein.

Die Fig. 16 und 17 zeigen eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors. Diese siebte Ausführungsform kann auch als Modifikation der fünften Ausführungsform gemäß Fig. 12 und 13 betrachtet werden. Bei der siebten Ausführungsform unterscheidet sich eine

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 33 -

Taumelscheibenanordnung 90 von der Anordnung 70 der fünften Ausführungsform gemäß Fig. 12 und 13 dadurch, daß zwei separate Haltezapfen 533 an jeder Seite der Taumelplatte 420 so angeordnet sind, daß sie in zwei verschiedene Führungsnuten 329A und 329B eingreifen, die einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt, jedoch unterschiedliche Krümmungsradien haben. Die Betriebsweise der Taumelscheibenanordnung 90 ist jedoch im wesentlichen derjenigen der Anordnung 80 bei der sechsten Ausführungsform gemäß Fig. 14 und 15 ähnlich. Somit hat auch die siebte Ausführungsform gemäß Fig. 16 und 17 die gleichen Vorteile wie die oben beschriebene sechste Ausführungsform.

Claims

HOEGER1 STELLRECMT & PARTNER 3545200 PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14- c · D 7OOO STUTTGART 1 — 1 —· A 46 878 m Anmelder: KABUSHIKI KAISHA TOYODA m - 213 JIDOSHOKKI SEISAKDSHO 17. Dezember 1985 Aichi, Japan P atentansprüche

1. Taumelscheibenkompressor mit variablem Hub mit einem Zylinderblock, in dem um eine Mittelachse herum mehrere Zylinderbohrungen angeordnet sind, mit einer entlang der Mittelachse verlaufenden Antriebswelle, mit einem mit den Zylinderbohrungen in Verbindung stehenden Kurbelgehäuse, mit einem ersten, derart an einer Stirnseite des Zylinderblocks befestigten Gehäuse, daß Ansaug- und Ausstoßkammern gebildet werden, die abwechselnd mit jeder Zylinderbohrung in Verbindung gelangen, mit einem zweiten, an der anderen Stirnseite des Zylinderblocks derart befestigten Gehäuse, daß das Kurbelgehäuse des Zylinderblocks verschlossen ist, mit mehreren in den Zylinderbohrungen gleitverschieblichen Kolben, die bei ihrer Hin- und Herbewegung ein aus der Saugkammer angesaugtes Kühlmittelgas komprimieren und das komprimierte Gas in die Ausstoßkammer ausstoßen, mit einer TaumelScheibenanordnung im Kurbelgehäuse, die zum Zwecke der Hin- und Herbewegung der Kolben auf der Antriebswelle befestigt ist, mit einer zusammen mit der Antriebswelle rotierenden Taumelplatte, die um eine senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle verlaufende Achse taumelt, und mit einer nicht rotierenden, auf der Taumelplatte gehaltenen Taumelscheibe, die mit den Kolben durch

-2-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 2 -

Verbindungsstangen verbunden ist und zusammen mit der Taumelplatte taumelt, wobei Taumelplatte und Taumelscheibe so angeordnet sind, daß ihr Taumelwinkel in Abhängigkeit von einer Veränderung der Druckverhältnisse im Kurbelgehäuse veränderbar ist und die Druckverhältnisse über Leitungsmittel eingestellt werden, welche das Kurbelgehäuse mit den Saug- und Ausstoßkammern verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelplattenanordnung (30) Mittel (19) aufweist, zur Abstützung der Taumelplatte (20) derart, daß sie frei um eine Achse drehbar ist, die im rechten Winkel zur Drehachse der Antriebswelle (17) und durch Punkte verläuft, die in Ausrichtung mit jeweiligen Verbindungsmittelpunkten der Verbindungsstangen (26) und der Taumelscheibe (18) gelangen, wenn die Kolben (16) am oberen Todpunkt ihres Hubes innerhalb der Zylinderbohrungen (14) sind.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (19) zur Abstützung der Taumelplatte (20) ein fest auf der Antriebswelle (17) montiertes Stützglied (19B) umfassen, in dem wenigstens ein rund ausgesparter Abschnitt (19E) ausgebildet ist, daß dieser Abschnitt (19E) einen Krümmungsmittelpunkt hat, der auf der Achse liegt, um welche die Taumelplatte (20) frei drehbar ist, und daß an der Taumelplatte (20) Eingriffsmittel (20B) fest angeordnet sind und wenigstens einen Eingriffsteil (20D) aufweisen, der drehbar in Kontakt mit wenigstens zwei Stellen des rund ausgesparten Abschnitts (19E) des Stützgliedes (19B) ist.

-3-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 3 -

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (19B) ein halbkreisförmiges Bogenglied mit einer halbkreisförmig ausgesparten Innenfläche aufweist, die den rund ausgesparten Abschnitt (19E) bildet, und daß die Eingriffsmittel einen halbkreisförmig gestalteten Kopf (20B) mit einer halbkreisförmig gekrümmten Außenfläche umfassen, die komplementär und gleitverschieblich in die halbkreisförmig ausgesparte Innenfläche des Stützgliedes eingreift, wobei der halbkreisförmig gestaltete Kopf an einem äußeren Ümfangsteil der Taumelplatte (20) befestigt ist.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmig ausgesparte Innenfläche einen halbkreisförmig vorstehenden Zahn (19D) aufweist, der so gestaltet ist, daß er in eine halbkreisförmig ausgebildete Nut eingreift, welche ihrerseits an der halbkreisförmig gekrümmten Außenseite des halbkreisförmig gestalteten Kopfes (20B) eingreift, so daß eine drehende Antriebskraft von der Antriebswelle (17) auf die Taumelplatte (20) übertragen wird.

5. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmig ausgesparte Innenfläche des halbkreisförmigen Bogengliedes eine halbkreisförmig verlaufende Nut aufweist, die so gestaltet ist, daß sie in Eingriff mit einem halbkreisförmig vorstehenden Zahn gelangt, der seinerseits an der halbkreisförmig gekrümmten Außenfläche des halbkreisförmigen Kopfes (20B) vorgesehen ist, so daß eine drehende Antriebskraft von der Antriebswelle (17) auf die Taumelplatte (20) übertragen wird.

-4-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 -A-

6. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmig ausgesparte Innenfläche des halbkreisförmigen Bogengliedes (19B) eine halbkreisförmig verlaufende, konvexe Fläche besitzt, die so gestaltet ist, daß sie mit einer halbkreisförmigen, konkaven Fläche in Eingriff gelangt, die ihrerseits an der halbkreisförmig gebogenen Außenfläche des halbkreisförmigen Kopfes (20B) vorgesehen ist, so daß eine Antriebskraft von der Antriebswelle (17) auf die Taumelplatte (20) übertragen wird.

7. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (119B) einen radial von der Antriebswelle (14) in das Kurbelgehäuse (13) hinein vorstehenden Arm umfaßt, der mit wenigstens einer kreisrund gebogenen Höhlung (129) ausgebildet ist, welche ihrerseits als runder und ausgesparter Abschnitt dient, daß die Eingriffsmittel (120B) einen gegabelten Arm umfassen, der sandwichartig den vorstehenden Arm (119B) gleitverschieblich umfaßt, und daß wenigstens ein Zapfenglied am gegabelten Arm befestigt ist und in die Höhlung (129) des Armes (119B) vorsteht, welches eine breite Angriffsfläche in Kontakt mit einer Innenfläche der Höhlung (129) aufweist.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Arm (119B) mit zwei separaten, rund gebogenen Höhlungen (329A, 329B) versehen ist, die einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt, jedoch unterschiedliche Krümmungsradien haben, und daß die Eingriffsmittel zwei Zapfenglieder (332) umfassen, welche in die Höhlungen vorstehen.

—5 —

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 5 -

9. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am vorstehenden Arm (119B) eine kreisrund gebogene Höhlung (129) vorgesehen ist und die Eingriffsmittel zwei Zapfenglieder (232) umfassen, die so angeordnet sind, daß sie in gegenseitigem Abstand in die Höhlung (129) vorstehen.

10. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied ein nicht rundes, mit der Antriebswelle (17) fest verbundenes Teil (219) umfaßt, welches an beiden Seiten der Drehachse der Antriebswelle zwei zueinander parallele, ebene Seitenflächen aufweist, daß in diesen Seitenflächen wenigstens eine kreisbogenförmig gekrümmte Führungskurve ausgebildet ist, daß die Eingriffsmittel eine in der Taumelplatte (420) ausgebildete, nicht kreisförmige Bohrung (430) mit ebenen Wänden (432) umfassen, zwischen denen hindurch sich das nicht runde Stüt2teil (219) erstreckt, wobei dessen ebene Seitenflächen den ebenen Wänden gegenüberliegen, und daß an den beiden ebenen Eingriffswänden (431) wenigstens ein Haltezapfen (432) befestigt ist, der in die Führungsnut (229) vorsteht.

11. Kompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltezapfen (432) derart gestaltet und bemessen ist, daß er in die kreisrund gebogene Führungsnut (229) komplementär und gleitverschieblich eingreift.

12. Kompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei runde Haltezapfen (532) in gegenseitigem Abstand vorgesehen sind, die gemeinsam in die Führungsnut (229) vorstehen, so daß zwei Kontaktpunkte entstehen zwischen den Haltezapfen und der Führungsnut.

-6-

A 46 878 m

m - 213

17. Dezember 1985 - 6 -

13. Kompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Stützglied (419) an jeder der beiden parallel zueinander verlaufenden, ebenen Seitenflächen zwei kreisrund gekrümmte Führungsnuten (329A, 329B) mit gemeinsamem Krümmungsmittelpunkt, jedoch unterschiedlichen Krümmungsradien vorgesehen sind, und daß die Eingriffsmittel zwei Haltezapfen (533) umfassen, die an den beiden Eingriffswänden befestigt sind und in jeweils eine der Führungsnuten vorstehen.

-7-