DE3621476A1 - Kaeltemittelverdichter mit veraenderlicher verdraengung und veraenderlichem schraegscheibenwinkel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältemittelver­ dichter mit veränderlicher Verdrängung, der einen Schräg­ scheibenantriebsmechanismus aufweist, dessen Schräg­ scheibenwinkel veränderlich ist. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Steuervorrichtung, die in Ab­ hängigkeit vom Verdampferdruck die Verdrängung des Kälte­ mittelverdichters der vorstehend beschriebenen Art steuert.

Ein typischer Kältemittelverdichter mit veränderlicher Ver­ drängung vom Schrägscheibentyp mit veränderlichem Schräg­ scheibenwinkel ist beispielsweise in der US-PS 44 28 718 beschrieben. Die Verdrängung oder die Leistung dieses Ver­ dichters wird in Abhängigkeit vom Kühlbedarf automatisch verändert, indem der Kältemittelgasdruckunterschied zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugkammer mit Hilfe eines Steuerventils gesteuert wird, das von einem Balg be­ tätigbar ist, der in Abhängigkeit vom Saugdruck des Kälte­ mittelgases betrieben wird. Gemäß diesem Stand der Technik ist der Balg so angeordnet, daß er beim Abfallen des Saugdruckes auf einen vorgegebenen Steuerpunkt so auf das Steuerventil einwirkt, daß dieses in eine Position gebracht wird, in der ein Verbindungskanal zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugkammer geschlossen und gleichzeitig ein anderer Kanal zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Auslaßkammer und dem Kurbelge­ häuse geöffnet wird, um auf diese Weise den Kurbelge­ häusedruck zu erhöhen. Dies führt dazu, daß die vorstehend erwähnte Differenz zwischen dem Kurbelgehäusedruck und dem Ansaugdruck erhöht wird, so daß der Verdichter mit ver­ ringerter Verdrängung arbeitet, während das Abfallen des Saugdruckes über ein vorgegebenes Niveau hinaus verhindert wird.

Wenn bei einem derartigen Verdichter, bei dem das Ver­ drängungssteuerventil auf diese Weise von dem Balg be­ tätigt wird, der in Abhängigkeit vom Saugdruck betrie­ ben wird, jedoch ein rascher Abfall des Saugdruckes auf­ tritt, beispielsweise aufgrund eines Beschleunigungsvor­ ganges, wird das Steuerventil vom Balg betätigt, der dann auf einen solchen Abfall des Saugdruckes anspricht. So­ mit wird der Verdichter nur durch einen Abfall des Saug­ druckes ohne eine Erhöhung des Kurbelgehäusedruckes in einen Betrieb mit verringerter Verdrängung überführt. Aufgrund der vorstehend erwähnten Betätigung des Steuer­ ventils wird jedoch der Kanal zwischen der Auslaßkammer und dem Kurbelgehäuse geöffnet, damit komprimiertes, auf hohem Druck stehendes Gas in das Kurbelgehäuse einge­ führt werden kann. Dadurch wird der Kurbelgehäusedruck auf ein übermäßig hohes Niveau angehoben. Wenn die Dreh­ zahl des Verdichters nach Beendigung des vorstehend er­ wähnten Beschleunigungsvorganges auf ein normales Niveau reduziert wird, neigt der Verdichter jedoch dazu, mit einer Verdrängung zu arbeiten, die für den dann erhöhten Kühlbedarf unzureichend ist, um die unzureichende Leistung zu kompensieren, die aus der Beschleunigung re­ sultiert, während der die Verdichterverdrängung reduziert war. Aufgrund der Erhöhung des Saugdruckes bei einem Ab­ fall der Verdichterdrehzahl und aufgrund des vorstehend erwähnten erhöhten Kühlbedarfes ist die Differenz zwischen dem Kurbelgehäusedruck und dem Saugdruck, die nach einer derartigen Beschleunigung vorhanden ist, nicht ausreichend, um die Schrägscheibe schnell in ihre Position mit vollem Hub zurückzuführen, so daß der übermäßig hohe Kurbelgehäusedruck nur langsam reduziert werden kann. Dies führt dazu, daß nicht nur die Temperatur im Inneren eines entsprechenden Kraftfahrzeuges erhöht wird, sondern daß es auch lange dauert, bevor die optimale Temperatur erreicht ist, da es erforderlich ist, die Schrägscheibe in ihre Maximalwinkelposition zu bewegen, um die Um­ gebungstemperatur wiederum auf das optimale Niveau ab­ zusenken: Da darüberhinaus ein übermäßig großer Kurbel­ gehäusedruck resultiert, wann immer die Verdichterdreh­ zahl erhöht wird, besteht die Gefahr, daß die Dichtungs­ flächen der Wellendichtungen im Kurbelgehäuse durch eine häufige Veränderung des Kurbelgehäusedruckes beschädigt werden können.

Bei dem herkömmlich ausgebildeten Verdichter ist ein wei­ terer Nachteil vorhanden. Wenn die Schrägscheibe einmal in ihre Position mit Nullverdrängung oder Nullkompression mit der ansteigenden Kurbelgehäuse-Saugdruckdifferenz ge­ bracht worden ist, ist sie nicht mehr in der Lage, sich aus diesem Zustand der Nullverdrängung zu lösen und eine Position von etwa 20° oder mehr einzunehmen. Das bedeutet, daß die Schrägscheibe irgendeine Einrichtung benötigt, um sie in ihre Position mit voller Verdrängung zu drücken. Eine solche Einrichtung macht jedoch nicht nur den Ver­ dichtermechanismus komplizierter, sondern beschränkt auch den Bereich, der über die Druckdifferenz steuerbar ist.

Darüberhinaus ist ein Verdichter, bei dem die Auslaß­ kammer zum Kurbelgehäuse hin entlüftet wird, insofern nachteilig, da der Wirkungsgrad reduziert wird, weil das komprimierte, unter hohem Druck stehende Kältemittelgas von der Auslaßkammer in das Kurbelgehäuse entweicht, und da ein teures Dreiwegeventil als Verdrängungssteuerven­ til verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kälte­ mittelverdichter mit veränderlicher Verdrängung und ver­ änderlichem Schrägscheibenwinkel zu schaffen, mit dem die vorstehend geschilderten Nachteile der herkömmlich ausgebildeten Verdichter vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdichter gelöst, der ein Verdrängungssteuerventil aufweist, das auf den Verdampferdruck anspricht und eine gesteuerte Verbindung zwischen dem Verdampfer und der Ansaugkammer aufrechterhält, indem das Kältemittelgas, das durch eine zwischen dem Verdampfer und der Ansaugkammer angeordnete Steueröffnung strömt, gedrosselt wird. Das Steuerventil ist in der Lage, zur Drosselung des Kältemittelgases mit einem Absinken des Verdampferdrucks zu arbeiten, so daß ein weiteres Absinken desselben verhindert werden kann. Das Kurbelgehäuse des Verdichters ist so ausgebildet, daß es in direkter Verbindung mit dem Verdampfer steht, so daß das Kurbelgehäuse unter einem Druck gehalten wird, der im wesentlichen dem Verdampferdruck entspricht.

Im Betrieb eines mit einem derartigen Steuerventil ausge­ rüsteten Verdichters wird, wenn die vorstehend erwähnte Steueröffnung bei einem hohen Kühlleistungsbedarf weit offen ist, die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugkammer auf einem Minimum gehalten, so daß der Verdichter daher mit voller Verdrängung oder Leistung gefahren wird. Wenn der Verdampferdruck abfällt, wird das Steuerventil, das dann auf einen derartigen Abfall des Verdampferdrucks anspricht, betätigt, so daß es sich zur Drosselung des die Steueröffnung durchströmenden Kältemittelgases bewegt. In diesem Zustand des Steuer­ ventils, bei dem der Verdampferdruck die das Ventil in die entgegengesetzte Richtung drückende Kraft ausgleicht, wird der Verdichter mit partieller Verdrängung betrieben. Wenn die Steueröffnung geschlossen wird mit einem weite­ ren Abfall des Verdampferdrucks bei abnehmendem Bedarf an Kühlleistung, fällt der Ansaugdruck ab, während der Verdampferdruck im wesentlichen auf dem Niveau eines Steuerpunktes und nicht niedriger als dieses gehalten wird. Die Kurbelgehäuse-Ansaugdruckdifferenz steigt dann auf ihren Maximalwert an, und der Verdichter wird mit mi­ nimaler Verdrängung betrieben.

Wenn die Verdichterdrehzahl durch Beschleunigung des Mo­ tors auf einen hohen Wert angehoben wird, fällt der Ansaug­ druck sehr rasch ab, wobei jedoch der Kurbelgehäusedruck durch das Steuerventil im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Dieses Ventil wird dann betätigt, um die Steueröffnung zu schließen, so daß der Verdichter mit re­ duzierter Leistung betrieben wird, bei der die Last des Motors minimal gehalten wird, um einen verbesserten Be­ schleunigungsvorgang zu erreichen. Nach Beendigung der Beschleunigung kann die Leistung rasch genug wieder auf das Niveau vor dem Beschleunigungsvorgang gebracht werden, um das Ansteigen der Raumtemperatur während des Beschleunigungsvorganges minimal zu halten.

Somit erfüllt das Verdrängungssteuerventil des erfindungs­ gemäß ausgebildeten Verdichters die Funktion einer Blockierung oder Drosselung des die Steueröffnung passierenden Kältemittelgases sowie der Aufrechterhaltung des Kurbelgehäusedruckes oberhalb eines vorgegebenen Steuerpunktes. Hierdurch wird das Einströmen des Kälte­ mittelgases durch die Steueröffnung in die Ansaugkammer bei niedrigem Bedarf an Kühlleistung reduziert, was zu einer Herabsetzung der Kühlleistung beitragen kann.

Erfindungsgemäß kann der Minimalwinkel der Schrägscheibe bei minimaler Kurbelgehäuse-Ansaugdruckdifferenz auf etwa 6° gestellt werden, wodurch sich die Schrägscheibe selbst in Richtung auf ihre Position mit vollständigem Hub be­ wegen kann, ohne den steuerbaren Bereich der Verdrängung zu verkleinern. Durch dieses erfindungsgemäße Merkmal kann auf Einrichtungen verzichtet werden, die die Schräg­ scheibe in ihre Vollhubposition pressen, wodurch zur Vereinfachung der Konstruktion des Verdichters beigetragen wird.

Darüberhinaus können die im Kurbelgehäuse angeordneten Wellendichtungen unter einem im wesentlichen konstanten und niedrigen Druck gehalten werden, da der Kurbelge­ häusedruck des Verdichters im wesentlichen auf einem konstanten Niveau gehalten wird, und zwar unabhängig von Veränderungen im Kühlleistungsbedarf oder von der Art und Weise des Verdichterbetriebes, beispielsweise einer Beschleunigung, wenn einmal eine optimale Temperatur in dem zu kühlenden Raum erreicht ist. Da das Kurbelgehäuse, das immer mit dem Verdampfer in Verbindung steht, nicht zur Auslaßkammer hin entlüftet ist, steht es immer unter einem niedrigen Druck. Hierdurch wird die Entwicklung von schädlicher Hitze in den im Kurbelgehäuse vorgesehenen Wellendichtungen aufgrund der Beaufschlagung mit über­ mäßig hohen Drücken verhindert, so daß verbesserte Wellen­ dichtungen erreicht werden.

Darüberhinaus kann das erfindungsgemäß ausgebildete Steuer­ ventil die Funktion einer Verdrängungssteuerung erfüllen, ohne daß die Auslaßkammer zum Kurbelgehäuse hin entlüftet wird. Diese Art und Weise der Steuerung bietet den Vor­ teil, daß ein Verlust im Verdichtungswirkungsgrad aufgrund einer derartigen Entlüftung verhindert und auf ein kompli­ ziert ausgebildetes und somit teures Dreiwegeventil ver­ zichtet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kältemittelver­ dichter mit veränderlicher Verdrängung und veränderlichem Schrägscheibenwinkel, der mit einer bevorzugten Ausführungsform ei­ nes erfindungsgemäß ausgebildeten Ver­ drängungssteuerventils versehen ist, wobei dieses Ventil in seiner weitgeöffneten Stellung zum Betrieb des Verdichters mit voller Leistung dargestellt ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch das gezeigte Ver­ drängungssteuerventil in seiner ge­ schlossenen Stellung für den Betrieb des Verdichters mit minimaler Leistung; und

die Fig. 3 bis 5 Schnitte ähnlich Fig. 1, die andere Aus­ führungsformen des erfindungsgemäß aus­ gebildeten Verdrängungssteuerventils zeigen.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kälte­ mittelverdichter 29 mit veränderlicher Verdrängung und veränderlichem Schrägscheibenwinkel dargestellt. Der Verdichter befindet sich in einer Klimaanlage (sche­ matisch dargestellt) eines Kraftfahrzeuges und besitzt einen Kondensator 31, der an die Auslaßseite des Ver­ dichters mit Hilfe einer Auslaßleitung 30 angeschlos­ sen ist, einen Aufnehmer 32, ein Expansionsventil 33 und einen Verdampfer 34, der über eine Saugleitung 35 an die Ansaugseite des Verdichters angeschlossen ist. Der Verdichter 29 umfaßt einen Zylinderblock 1, der an einem Ende desselben ein hinteres Gehäuse 3 be­ sitzt, das dichtend damit verklemmt ist, wobei zwischen dem Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 3 eine Ventilplatte 2 angeordnet ist. Das hintere Gehäuse 3 ist an seinem Innenumfang mit einem im wesentlichen ringförmigen Ansaugraum oder einer entsprechenden Kammer 4 und an seinem Mittelpunkt mit einem Auslaßraum oder einer entsprechenden Kammer 5 versehen. Mit dem gegen­ überliegenden vorderen Ende des Zylinderblocks 1 ist ein vorderes Gehäuse 6 dichtend verklemmt, das mit dem Zylinderblock 1 zusammenwirkt und darin ein Kurbelgehäuse 7 bildet, in dem der Verdichtermechanismus angeordnet ist. Eine Antriebswelle 8 ist am Zylinderblock 1 und am vorderen Gehäuse 6 im Verdichter 29 drehbar gelagert und erstreckt sich durch das vordere Gehäuse zum An­ schluß mit dem Motor eines Kraftfahrzeuges (nicht gezeigt).

Durch den Zylinderblock 1 erstrecken sich Axialbohrungen oder Zylinder 9, d.h. sechs Zylinder (wobei nur einer gezeigt ist), die in gleichen Winkelabständen angeordnet sind und sich parallel zur Antriebswelle 8 erstrecken. Jeder Zylinder 8 nimmt einen gleitend hin- und herbeweg­ baren Kolben 10 auf, dessen Kolbenstange 11 über ein kugelförmiges Ende, das in einer Fassung auf der Rück­ seite des Kolbens gehalten wird, mit dem Kolben ver­ bunden ist. Die Ventilplatte 2 ist mit einem Ansaug­ ventil 12 versehen, so daß Kältemittelgas von der An­ saugkammer 4 in eine Arbeits- oder Kompressionskammer geführt werden kann, die durch jeden Zylinder 9 gebildet wird. Die Ventilplatte weist ferner ein Auslaßventil 13 auf, die ein Abführen des komprimierten Kältemittel­ gases in die Auslaßkammer 5 und somit eine Zuführung zum Kondensator 31 ermöglicht.

Die Antriebswelle 8 trägt eine fest daran montierte Antriebsnase 14 und eine drehbare Antriebsplatte 16, die in bekannter Weise mit Hilfe eines Querstiftes 15, der durch einen in der Antriebsnase 14 ausgebilde­ ten länglichen Schlitz gesetzt ist, schwenkbar auf der Antriebswelle 8 montiert ist, so daß der Schwenkwinkel der Antriebsplatte 16 geführt werden kann, während die Platte zusammen mit der Antriebswelle 8 und der Antriebs­ nase 14 rotiert. Eine nicht rotierende Schrägscheibe 17 wird schwenkbar durch die Antriebsplatte 16 gelagert, so daß sie eine hin- und hergehende Taumelbewegung aus­ führen kann. Obwohl die Schrägscheibe 17 mit der drehba­ ren Antriebsplatte 16 schwenkbar ist, wird eine Drehung derselben über eine Führungsstange 18 verhindert, die an gegenüberliegenden Enden im Zylinderblock 3 und Kurbel­ gehäuse 6 parallel zur Antriebswelle 8 gehaltert wird. Das gegenüberliegende Ende einer jeden Kolbenstange 11 ist über eine Kugel mit der Schrägscheibe 17 verbunden, so daß die Taumelbewegung der Scheibe 17 eine hin- und hergehende Gleitbewegung des Kolbens 10 im Zylinder 9 bewirken kann. Der Schwenkwinkel, über den die Scheibe 17 taumelt, wird relativ zur Achse der Antriebswelle 8 verändert, und zwar zwischen der in Fig. 1 darge­ stellten Maximalwinkelstellung für eine Verdrängung des Verdichters mit vollem Hub und einer Minimalwinkel­ stellung, die einer Verdrängung mit minimalem Hub ent­ spricht, so daß auf diese Weise der Hub der Kolben 10 und somit die Verdrängung oder Leistung des Verdichters zwischen diesen beiden Extremen infinitesimal ver­ ändert werden kann. Die Länge des Hubes, über den sich der Kolben 10 hin- und herbewegt, wird gesteuert und durch die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse 7 und der Ansaugkammer 4, die nach dem Kühlbedarf variiert wird, bestimmt.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Element 19, in dem Kältemittelgaskanäle vorhanden sind und das vorzugsweise die Form eines Flansches besitzt, in abgedichteter Weise so mit dem Verdichter 29 ver­ klemmt, daß eine Verbindung zwischem dem Auslaß des Ver­ dampfers 34 und der Ansaugkammer 4 hergestellt wird. Eine zylindrische Kappe 20 ist über einen runden vor­ stehenden Abschnitt 19 a des Flanschelementes 19 ge­ schraubt, und ein zylindrischer Ventilkörper 21, dessen Form einer Spule entspricht, ist gleitend in einer Bohrung 19 b montiert, die sich mittig durch den runden vorstehenden Abschnitt 19 a erstreckt. Zwischen einem Ende 21 a des Ventilkörpers 21 und dem runden vorstehenden Abschnitt 19 a des Flanschelementes 19 ist ein Balg 22 angeordnet, der mit dem Ventilkörper 21 zusammenwirkt und dazwischen eine auf Druck ansprechende Zelle 23 bildet, die mit einem Ansaugkanal 19 c im Flansch 19 über einen Verbindungskanal 21 b, der in den Ventilkörper 21 gebohrt ist, verbunden ist. Zwischen dem Ventilkörper 21 und dem geschlossenen Ende der Kappe 20 ist eine Schraubenfeder 25 montiert, die den Ventilkörper 21 in eine Position drückt, wo er eine Drossel- oder Steuer­ öffnung 24 verschließt, die als abgestufter Abschnitt im Ansaugkanal 19 c ausgebildet ist und mit dem Ventil­ körper 21 zur Bildung einer Ventileinheit zusammen­ wirkt. Der in der Kappe 20 auf einer Seite der Feder 25 ausgebildete Hohlraum bildet eine atmosphärische Zelle 26, die über ein äußeres Loch 20 a, das durch die Kappe 20 verläuft, mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Diese Kappe 20, der Ventilkörper 21, der Balg 22 und die Feder 25 bilden somit zusammen eine Verdichter­ verdrängungssteuerventileinheit 27, die am Flanschele­ ment 19 montiert ist und somit einen Teil des Ver­ dichters 29 bildet.

Das Flanschelement 19 umfaßt desweiteren an seinem dem Steuerventil 27 gegenüberliegenden Ende einen einstückig damit ausgebildeten Rohrabschnitt 28, dessen freies Ende in abgedichteter Weise mit dem Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 6 so verbunden ist, daß der Ansaugkanal 19 c über einen Bypasskanal 28 a im Rohr 28 immer mit dem Kurbelgehäuse 7 in Verbindung stehen kann, damit ein Teil des Kältemittelgases im Ansaugkanal 19 c durch den Bypasskanal 28 a in das Kurbelgehäuse 7 geleitet werden kann. Erfindungsgemäß kann das Ende des Bypasskanals 28 a benachbart zum Saugkanal 19 c irgendwo zwischen dem Verdampfer 34 und dem Steuerventil 27 (oder der Steuer­ öffnung 24) angeordnet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Innere des Ansaugkanales 19 c als Vorventilansaugkanal 36 und der sich von der Steueröffnung 24 zum Ansaugkanal 4 erstreckende Innen­ raum als Nachventilansaugkanal 37 bezeichnet. Der Ver­ dichter 29 umfaßt desweiteren ein Auslaßflanschelement (nicht gezeigt), das an die Auslaßleitung 30 ange­ schlossen ist, die sich zum Kondensator 31 der Klimaanlage erstreckt.

Nachfolgend wird nunmehr die Funktionsweise des vor­ stehend beschriebenen Verdichters 29 insbesondere mit Bezugnahme auf das Steuerventil 27 beschrieben.

Wenn die Raumtemperatur im Fahrgastabteil eines Kraft­ fahrzeuges ziemlich hoch ist, d.h. wenn der Motor ge­ rade angelassen worden ist, und wenn daher der Bedarf an Kühlleistung hoch ist, wird die Verdampfertemperatur erhöht und ist somit der Sättigungsdruck des Kältemittel­ gases ziemlich hoch. Folglich wird der Verdampferdruck P _e oder der Verdampfungsdruck des Kältemittels im Vorven­ tilansaugkanal 36 erhöht und der Druck in der auf Druck reagierenden Zelle 23, die mit dem Kanal 36 in Ver­ bindung steht, entsprechend erhöht, so daß schließlich der Ventilkörper 21 bewegt wird und dadurch die Steuer­ öffnung 24 weit öffnet, wobei die gemeinsame Kraft durch den Atmosphärendruck in der Zelle 25 und den von der Fe­ der 25 ausgeübten Druck überwunden wird. Bei einem der­ artig hohen Bedarf an Kühlleistung befindet sich der Druck P _c des Kältemittelgases (d.h. etwa 4 atm) im Kurbel­ gehäuse 7, das in direkter Verbindung mit dem Ansaug­ kanal 36 steht, im wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie der Verdampferdruck P _e . Andererseits ist der Druck P _s in der Ansaugkammer 4 durch den von den Kolben 10 er­ zeugten Saugeffekt gerade geringfügig niedriger als der Kurbelgehäusedruck P _c , so daß die Druckdifferenz Δ P (oder P _c -P _s ) im wesentlichen auf ihrem Minimalwert ge­ halten wird. Daher wird der Verdichter 29 mit seiner maximalen Leistung betrieben, wobei sich die Kolben 10 mit vollem Verdrängungshub hin- und herbewegen und die Schrägscheibe 17 einen maximalen Schwenkwinkel be­ sitzt.

Wenn der Bedarf an Kühlleistung bei einem Abfall der Raumtemperatur im Fahrgastabteil verringert wird, fällt der Sättigungsdruck des Kältemittels ab und die Ver­ dampfertemperatur sinkt ab. Gleichzeitig fallen auch der Verdampferdruck P sowie der Druck in der Zelle 23 ab. Wenn der Verdampferdruck P _e auf diese Weise abfällt, beginnt sich der Ventilkörper 21 von der in Fig. 1 ge­ zeigten weit geöffneten Stellung aus zu bewegen und gerät dann in eine Position, in der der in der Zelle 23 herrschende Druck von der vom Atmosphärendruck und dem Druck der Feder 25 ausgeübten gemeinsamen Kraft ausge­ glichen wird. Da auf diese Weise der Strom des Kälte­ mittelgases durch die Steueröffnung 24 gedrosselt wird, wird der Abfall des Verdampferdruckes P _e gedrosselt, wobei der Ansaugdruck P _s abfällt, was zur Folge hat, daß die Druckdifferenz Δ P erhöht wird. Folglich wird die Länge des Verdrängungshubs der Kolben 10 verkürzt, und der Verdichter in einen Zustand gebracht, in dem er mit Teilleistung arbeitet. Während dieses Betriebes mit Teilleistung wird der Ventilkörper 21 in Abhängigkeit von dem schwankenden Bedarf an Kühl­ leistung innerhalb des Teilleistungsbereiches, in dem der Druck in der auf Druck ansprechenden Zelle 23 die vom Atmosphärendruck in der Zelle 26 und dem Druck der Feder 25 ausgeübte gemeinsame Kraft ausgleichen kann, vor- und zurückbewegt.

Wenn der Verdampferdruck P _e mit einem Abfall der Raum­ temperatur auf einen optimalen Wert weiter auf ein solches Maß abfällt, daß der Druck P _e niedriger wird als die vom Atmosphärendruck und der Feder 25 in der Zelle 26 ausgeübte Kraft, wird die Steueröffnung 24 durch den Ventilkörper 21 geschlossen. Mit geschlossener Steuer­ öffnung 24 wird ein weiteres Abfallen des Verdampfer­ drucks P _e verhindert, wobei dieser Druck im wesentlichen auf P _eO gehalten wird, um die Verdampfertemperatur ober­ halb eines Niveaus zu halten, unter dem die Gefahr einer Vereisung des Verdampfers 34 besteht. Der Kurbelgehäuse­ druck P _c wird natürlich im wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie der Verdampferdruck P _e gehalten. Andererseits wird der Ansaugdruck P _s auf ein solches Maß verringert, daß die Druckdifferenz Δ P ihren Maximalwert erreicht, wodurch der Verdichter mit minimaler Verdrängung arbeitet und die Schrägscheibe 17 einen minimalen Schwenkwinkel besitzt. Mit einem geringfügigen Anstieg der Temperatur während dieses Betriebes mit maximaler Verdrängung wird die Steueröffnung 24 entsprechend geöffnet, bis der Verdampferdruck P _e wieder abfällt. Auf diese Weise ver­ sorgt der Verdichter den Innenraum des Fahrzeuges mit Kühlluft der gewünschten Temperatur, während ein Ver­ eisen des Verdampfers 34 verhindert wird.

Die Zuführung des Kältemittelgases in die Ansaugkammer 4 über den Ansaugkanal 19 c wird gestoppt, wenn der Ver­ dichter kontinuierlich mit vollständig durch den Ven­ tilkörper 21 geschlossener Steueröffnung 24 betrieben wird. Während eines solchen Betriebes strömt jedoch eine kleine Menge Kältemittelgas durch einen Spalt zwischen dem Kolben 10 und dem Zylinder 9 unter dem Ein­ fluß des bei jedem Ansaughub des Kolbens 10 in der Kompressionskammer erzeugten Unterdrucks in jede Kompressionskammer, so daß ein Teil des im Kältemittel­ gas mitgeführten Schmieröles auf die Gleitflächen der Kolben 10 und der Schrägscheibe 17 im Kurbelgehäuse 7 zu deren Schmierung aufgebracht werden kann. Daher kann durch die Ausbildung des Bypasskanales 28 a im Flanschelement 19 mit einem großen Durchmesser, wie bei der dargestellten Ausführungsform gezeigt, eine glatte Strömung des Kältemittelgases in das Kurbelgehäuse 7 erleichtert werden, um auf diese Weise eine bessere Schmierung der vorstehend bezeichneten Flächen zu er­ halten.

Wenn durch Beschleunigung des Motors die Drehzahl der An­ triebswelle 8 sehr rasch erhöht wird, fällt der Ansaug­ druck P _s sehr schnell ab. Daher fällt der Kältemittelgas­ druck benachbart zur Steueröffnung 24 ab, so daß auf diese Weise die Öffnung geschlossen wird und der Druck im Vorven­ tilansaugkanal 36 somit im wesentlichen auf P _eO gehalten werden kann. Da die Kurbelgehäuse-Ansaugdruckdifferenz Δ P dann größer wird und die Verdrängung des Verdichters da­ durch verringert wird, kann die vom Verdichter auf den Motor ausgeübte Last verringert werden, um das Be­ schleunigungsverhalten des Motors nicht nachteilig zu be­ einflussen. Nachdem der Beschleunigungsvorgang vorüber ist, kann der Ansaugdruck P _s erhöht werden, um rasch wie­ der das Niveau vor dem Beschleunigungsvorgang zu erreichen. Da der Druck P _c in der Kurbelgehäusekammer 7 auf dem Wert P _eO gehalten wird, kann die Druckdifferenz Δ P und somit die Verdrängung des Verdichters sehr rasch wieder auf das vor dem Beschleunigungsvorgang vorhandene Niveau gebracht werden. Auf diese Weise kann die Temperatur im Fahrgast­ abteil, wenn während des Beschleuniqungsvorganges irgend­ ein Abfall derselben stattgefunden hat, bald nach dem Beschleunigungsvorgang auf das optimale Niveau zurückge­ führt werden. Da die Wellendichtungsflächen im Kurbel­ gehäuse nicht dem Einfluß von übermäßigen Druckschwankungen ausgesetzt werden, können die Wellendichtungen des Ver­ dichters frei von Beschädigungen gehalten werden, die aus häufigen Änderungen der Kurbelgehäusedrücke resultie­ ren, die jedesmal dann auftreten, wenn bei herkömmlich ausgebildeten Verdichtern Beschleunigungsvorgänge statt­ finden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein über­ mäßiger Teil des aus der Kompressionskammer in das Kurbel­ gehäuse 7 aufgrund des in der Kompressionskammer während des Vollhubbetriebes bei einem extrem hohen Bedarf an Kühlleistung vorhandenen hohen Druckes entweichenden Gases über den Bypasskanal 28 a zur Ansaugkammer 4 zu­ rückgeführt, so daß einem Abfall der Betriebsleistung des Verdichters und einem übermäßigen Anwachsen des Kurbelgehäusedruckes P _c erfolgreich entgegengewirkt werden kann. Da das Steuerventil 27 in das Flanschele­ ment 19 eingebaut ist, können seine Gehäuseteile gemein­ sam vom Ventil 27 und dem Flanschelement 19 genutzt werden, so daß sich auf diese Weise die Kosten der ein­ zelnen Teile des Verdichters verringern und dessen Installation am Fahrzeug vereinfachen läßt.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Er­ findung dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bevorzugten Ausführungsform dadurch, daß das Steuerventil 27 der ersten Ausführungsform über getrennte Leitungen, wie beispielsweise Rohre, an den Verdichter angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungs­ form kann das Steuerventil 27 separat von einem vorhan­ denen Verdichter angeordnet und an diesen über geeignete Rohre angeschlossen werden.

In Fig. 4 ist eine weitere modifizierte Ausführungs­ form der Erfindung dargestellt, bei der das Steuer­ ventil 27 am hinteren Gehäuse 3 befestigt und ein Ansauggaskanal 38 im Zylinderblock 1 und der Ventilplatte 2 ausgebildet ist, um eine Verbindung zwischen dem Kurbel­ gehäuse 7 und der Ansaugkammer 4 herzustellen. Der Vor­ ventilansaugkanal 36 wird durch die Ansaugkanalleitung 35, die Kurbelgehäusekammer 7 und den Ansaugkanal 38 ge­ bildet. Die Steuerdrosselöffnung 24 für den Ventilkör­ per 21 ist in der Ventilplatte 2 ausgebildet, und die Ansaugkammer 4 ist verdoppelt wie der Nachventilansaug­ kanal 37 der ersten und zweiten Ausführungsform. Da bei dieser modifizierten Ausführungsform der Verdichter so ausgebildet ist, daß das Kältemittelgas durch das Kurbelgehäuse 7 umgewälzt wird, kann das Kurbelgehäuse das im Kältemittel mitgeführte Schmieröl leichter halten, so daß auf diese Weise eine angemessene Schmierung des Verdichtermechanismus im Kurbelgehäuse 7 einschließ­ lich der Hauptgleitteile, die eine konstante Schmierung erforderlich machen, möglich gemacht wird. Ein zusätz­ licher Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß durch Entfernen des Steuerventils 27 vom Verdichter und das nachfolgende Verschließen der Öffnung 3 a im hinteren Gehäuse 3 über eine geeignete Stopfeinrichtung der Verdichter in einen Typ übergeführt werden kann, der mit konstanter Leistung arbeitet. Wie dem Fachmann bekannt, kann eine Vielzahl von Ansaugkanälen 38 ausge­ bildet werden; in einem solchen Fall muß das Steuer­ ventil 27 für jeden solchen Kanal 38 vorgesehen werden.

In Fig. 5 ist eine weitere modifizierte Ausführungs­ form der Erfindung dargestellt. Das Steuerventil 27 dieser Ausführungsform umfaßt einen Deckel 39, der in eine Öffnung des hinteren Gehäuses 3 eingesetzt ist und ein Entlüftungsloch 39 a aufweist, einen Balg 22, der an einem Ende an der Innenseite des Deckels 39 montiert ist, ein Ventil 40, das am anderen Ende des Balges 22 be­ festigt ist, und eine Feder 25, die zwischen dem Ventil 40 und dem Deckel 39 angeordnet ist. Diese Ausführungsform eines Verdichters ist insofern vorteilhaft, als daß das Steuerventil 27 in den Verdichter eingebaut werden kann, ohne von diesem vorzustehen, so daß der Verdichter eine kompakte Größe erhalten kann.

Erfindungsgemäß wird somit ein Kältemittelverdichter mit veränderlicher Verdrängung und veränderlichem Schräg­ scheibenwinkel vorgeschlagen. Der Verdichter besitzt ein Verdrängungssteuerventil, das in Abhängigkeit vom Verdampferdruck betätigbar ist, um ein Abfallen des Verdampferdrucks durch Drosseln des Kältemittelgas­ stromes durch eine Steueröffnung zu verhindern, die zwischen dem Verdampfer und der Ansaugkammer des Ver­ dichters angeordnet ist. Das Kurbelgehäuse des Ver­ dichters steht in direkter Verbindung mit dem Verdampfer, so daß das Kurbelgehäuse auf einem Druck gehalten werden kann, der im wesentlichen dem des Verdampferdrucks ent­ spricht.

Claims (7)

1. Kältemittelverdichter mit veränderlicher Verdrängung und veränderlichem Schrägscheibenwinkel, der in ei­ ner Kälteanlage angeordnet ist, die einen an die An­ saugseite des Verdichters angeschlossenen Verdampfer aufweist, gekennzeichnet durch:
Einen Zylinderblock (1),
eine Vielzahl von Zylindern (9), die im Zylinderblock (1) ausgebildet sind und in ihrem Inneren jeweils einen hin- und hergehenden Kolben (10) aufweisen;
eine Ansaugkammer (4);
ein Kurbelgehäuse (7), das konstant mit dem Auslaß des Verdampfers (34) in Verbindung steht;
einen Schrägscheibenantriebsmechanismus mit veränder­ lichem Winkel, der im Kurbelgehäuse (7) angeordnet ist und eine drehbare Antriebswelle (8), eine Antriebs­ platte (16), die zusammen mit der Welle drehbar und relativ zu deren Achse verschwenkbar ist, und eine nicht drehbare Schrägscheibe (17) aufweist, die über eine Verbindungsstange (11) mit jedem Kolben (10) ver­ bunden und mit der Antriebsplatte in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (7) und der Ansaugkammer (4) verschwenkbar ist, um den Hub des hin- und hergehenden Kolbens (10) und somit die Ver­ drängung des Verdichters zu ändern; und
eine Steuerventileinrichtung, die in Abhängigkeit vom Verdampferdruck betätigbar ist, um eine gesteuerte Ver­ bindung zwischen dem Verdampfer (34) und der Ansaug­ kammer (4) herzustellen.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventileinrichtung eine Steueröffnung (24) aufweist, die zwischen dem Ver­ dampfer (34) und der Ansaugkammer (4) angeordnet ist und den Verdampferdruck steuert, indem sie das durch die Steueröffnung (24) dringende Kältemittelgas bei ei­ nem Abfall des Verdampferdrucks drosselt.

3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventileinrichtung eine erste Position besitzt, in der die Steueröffnung (24) weit geöffnet ist und die einer maximalen Verdrängung des Verdichters entspricht, und eine zweite Position, in der die Steueröffnung (24) abgesperrt ist und die einer entsprechenden minimalen Verdrängung des Ver­ dichters entspricht.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventileinrichtung in Ab­ hängigkeit von einem Abfall des Ansaugdruckes, der in der Ansaugkammer (4) stattfindet, betätigbar ist, wodurch die dann geöffnete Steueröffnung (24) abge­ sperrt wird, um den Verdichter in einen Betrieb mit mi­ nimaler Verdrängung zu versetzen.

5. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventileinrichtung deswei­ teren einen gleitbaren Ventilkörper (21), einen Balg (22), der in Abhängigkeit von einem sich erhöhenden Verdampferdruck betätigbar ist, um auf diese Weise den Ventilkörper (21) in Richtung auf eine Position zu bewegen, in der die Steueröffnung (24) weit geöffnet ist, die der maximalen Verdrängung des Verdichters ent­ spricht, und eine Feder (25) aufweist, die den Ventil­ körper (21) in Richtung auf eine Position drückt, in der die Steueröffnung (24) abgesperrt ist und die der mini­ malen Verdrängung des Verdichters entspricht.

6.Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er desweiteren einen Kältemittel­ gaskanal (19 c) aufweist, der sich vom Verdampfer (34) zur Ansaugkammer (4) erstreckt und der einen ersten Kanal (36) aufstromseitig der Steueröffnung (24) und einen zweiten Kanal (37) abstromseitig davon besitzt.

7. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er desweiteren einen Kältemittelgaskanal (36) besitzt, der sich vom Ver­ dampfer (34) zur Ansaugkammer (4) über das Kurbelge­ häuse (7) erstreckt, so daß das Kältemittelgas das Kurbelgehäuse (7) passieren kann, bevor es das Steuer­ ventil erreicht.