DE3629199C2

DE3629199C2 -

Info

Publication number: DE3629199C2
Application number: DE3629199A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Suzuki; Katsuhiko Ohsiro; Yasushi Kariya Aichi Jp Watanabe
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1992-10-22
Also published as: JPS6255487A; DE3629199A1; KR900003099B1; JPH0329994B2; US4966531A; KR870003316A; US4846632A

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelradkompressor für die Klimaanlage eines Fahrzeuges, insbesondere Automobils mit Fördermengenregelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Flügelzellenkompressor ist aus der US-PS 40 60 343 bekannt. Dabei ist es häufig nicht möglich, den Kompressor bei kleiner Fördermenge sowohl mit niederer als auch hoher Geschwindigkeit zu betreiben. Außerdem können dem den Kompressor treibenden Motor eines Automobils unerwünschte Stoßbelastungen auferlegt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Flügelzellenkompressor dahingehend zu verbessern, daß eine kleine Fördermenge sowohl bei einem Betrieb mit niederer als auch bei einem Betrieb mit hoher Drehzahl des Verdichters gewährleistet ist und beim Anlauf des Kompressors keine stoßartige Drehmomentänderung auf den Antriebsmotor ausgeübt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.

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

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Flügel zellenkompressors mit Fördermengenregelung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines Ventil betätigers;

Fig. 5 eine halbierte Querschnittsansicht ent sprechend Fig. 2 mit der Darstellung der Positionen verschiedener Öffnungen in einer Ringplatte und einer Stirn wand, wenn die Ringplatte in ihrer ersten Extremstellung ist;

Fig. 6 eine halbe Querschnittsansicht ähnlich Fig. 5, bei welcher die Ringplatte sich in einer Zwischenstellung befindet;

Fig. 7 eine halbe Querschnittsansicht ähnlich Fig. 5 mit der Ringplatte in ihrer zweiten Extremstellung;

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 5;

Fig. 9 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 8 mit der Ringplatte in einer weiteren Zwischenstellung;

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 6;

Fig. 11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in Fig. 7 und

Fig. 12 bis 15 Schnittansichten einer anderen Aus führungsform entsprechend Fig. 8 bis 11.

Der in Fig. 1 dargestellte Flügelradkompressor 10 mit variablem Hub umfaßt ein Gehäuse 12, welches aus zwei Gehäuseteilen 14 und 16 besteht. Die beiden Gehäuse teile sind durch (nicht dargestellte) Klemmittel, z.B. Schrauben und Muttern, miteinander verbunden. Ferner um faßt der Kompressor 10 eine Zylinderanordnung 18, die im Gehäuse 12 untergebracht ist.

Die Zylinderanordnung 18 besteht aus einem zylindrischen Körper 20 mit einer Bohrung 22 und Stirnwänden 24 und 26, die an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Körpers 20 befestigt sind und die Bohrung 20 an deren offenen Stirnseiten verschließen. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Zylinderanordnung 18 so im Gehäuse 12 angebracht, daß Kammern 28 und 30 zwischen der Stirnwand 24 und dem Gehäuseteil 14 und zwischen der Stirnwand 26 und dem Gehäuseteil 16 definiert werden. Wie aus Fig. 1 ersicht lich, ist eine Innenkante am Öffnungsende des Gehäuse teils 16 am Umfang angefast, so daß ein Ringraum von dreieckigem Querschnitt zwischen den miteinander ver bundenen Gehäuseteilen 14 und 16 entsteht, der durch die Umfangsfläche der Stirnwand 24 geschlossen ist. In diesem Ringraum ist eine Ringdichtung 25 angeordnet, welche die Luftdichtigkeit des Gehäuses 12 gewährleistet.

Die Kammer 28, die im folgenden als Saugkammer bezeichnet wird, nimmt aus einem (nicht dargestellten) Verdampfer einer Klimaanlage ein Kühlmittel auf, und zwar über eine Einlaßöffnung 32, die im Gehäuseteil 14 ausgebildet ist. Andererseits wird aus der Kammer 30, die im folgenden auch als Öltrennkammer bezeichnet wird, ein komprimiertes Kühlmittel einem (nicht dargestellten) Kondensator der Klimaanlage zugeführt, und zwar über eine Auslaßöffnung 34 im Gehäuseteil 16. Die Kammer 30 dient weiterhin auch als Reservoir zur Aufnahme eines Schmieröls 31 (Fig. 1), mit dem die beweglichen Teile des Flügelradkompressors 10 geschmiert werden. Der Kompressor 10 umfaßt ferner einen Rotor 36, der in der Bohrung 22 des zylindrischen Körpers 20 angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausfüh rungsform weist die Bohrung 22 elliptischen Querschnitt auf, so daß der Rotor 36 so in der Bohrung angeordnet werden kann, daß sich zwischen ihm und der Bohrung zwei Halbmondkammern 38 bilden, wie am besten aus Fig. 2 er sichtlich. Wahlweise kann die Bohrung 22 auch einen kreisförmigen Querschnitt haben, innerhalb welcher der Rotor einen kleineren Durchmesser als die Bohrung hat, so daß eine einzige im Querschnitt halbmondförmige Kammer dadurch in der Bohrung ausgebildet werden kann, daß der Rotor mit Bezug auf die Bohrung exzentrisch angeordnet wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Rotor 36 auf einer Welle 38 gelagert, die ihrerseits drehbar durch zwei Nadellager 40, 42 in den Stirnwänden 24 bzw. 26 abge stützt ist. Die Welle 38 erstreckt sich vom Nadellager 42 der Stirnwand 26 über das Nadellager 40 der Stirn wand 24 in einen Hülsenabschnitt 44 hinein, der ein stückig am Gehäuseteil 14 ausgebildet ist. Das Ende der Welle 38, welches sich in den Hülsenabschnitt 44 hinein erstreckt, kann über eine geeignete Transmis sionsanordnung mit einer Antriebsquelle, beispiels weise dem Motor eines Automobils, verbunden werden.

Ferner ist ein ringförmiges Glied 46 mit einem Dich tungsring 48 und einer Dichtungsanordnung 50 vorge sehen, um einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Welle 38 und dem Hülsenabschnitt 44 abzudichten und die Luftdichtigkeit der Saugkammer 28 zu gewähr leisten. Andererseits ist an der Stirnwand 26 eine Dichtungskappe 52 befestigt, welche dasjenige freie Ende der Welle 38 abdeckt, welches vom Nadellager 42 abgestützt ist. Hierdurch ist verhindert, daß kompri miertes Kühlmittel aus der Kammer 30 über den perife ren Zwischenraum, der sich um das freie Ende der Welle 38 herum erstreckt, austritt. Wie in Fig. 1 dar gestellt, ist zwischen der Bodenfläche der Kappe 52 und dem Gehäuseteil 26 ein Raum 54 ausgebildet, dessen Funktion nachstehend noch beschrieben werden wird.

Der Rotor 36 ist mit vier Flügeln ausgerüstet, die radial ausschiebbar in den Rotorkörper eingepaßt sind, so daß die freien Enden oder Kanten der Flügel 56 in Kontakt mit den inneren Umfangsflächen der Bohrung 22 sind, wenn der Rotor 36 umläuft. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Rotor 36 mit vier Nuten 58 versehen, die in regelmäßigen Umfangsabständen vorge sehen sind. Die Flügel 56 sind gleitbar in die jewei ligen Nuten 58 eingesetzt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist jede Nut 58 einen er weiterten Teil im Bereich ihres Bodens auf. Dieser er weiterte Teil bildet einen Schmieröldurchlaß, der mit dem Schmieröl 31 des Reservoirs verbun den ist. Da das Schmieröl 31 unter dem Druck des kom primierten Kühlmittels in der Kammer 30 steht, er fahren die Flügel 56 eine Tendenz, aus ihren jeweiligen Nuten 58 herausgetrieben zu werden, was auf die Einfüh rung des unter Druck stehenden Schmieröls 31 in die Schmieröldurchlässe der Nuten 58 zurückzuführen ist. Auf diese Weise kann die Berührung zwischen den freien Enden der Flügel 56 und den Innenflächen der Bohrung 22 aufrechterhalten werden.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist der zylind rische Körper 20 der Zylinderanordnung 18 zwei Aus sparungen 60 auf, die so ausgebildet sind, daß das Material des Zylinderkörpers 20 teilweise wegge schnitten ist. Die Aussparungen 60 des Zylinderkörpers 22 liegen einander diametral gegenüber (Fig. 2). Die Aussparungen 60 sind durch die Umfangswand des Gehäuse teils 16 und die Stirnwand 26 verschlossen, wie aus Fig. 1 hervorgeht, so daß sich jeweils eine Kammer bildet, die im nachstehenden als Ausstoßkammer 60 bezeichnet wird. Jede der durch diese Aussparungen gebildeten Ausstoß kammern 60 steht in Verbindung mit der Öltrennkammer 30, und zwar über eine in der Stirnwand 26 ausgebildete Öffnung 62.

Auf der anderen Seite kann jede der Ausstoßkammern 60 mit der entsprechenden Halbmondkammer 38 in Verbindung gesetzt werden, und zwar über drei Austrittsöffnungen 64, die am zylindrischen Körper 20 ausgebildet sind und jeweils mit einem Zungenventil 66 versehen sind. Jedes Zungenventil 66 ist an seinem einen Ende am Boden der Aussparung 60 mit Hilfe einer Schraube 67 gehalten, so daß das andere Ende des Ventils die ent sprechende Austrittsöffnung 64 verschließt. Um die Zungenventile 66 zu schützen, ist jeweils ein Halter 68 an jedem Zungenventil 66 vorgesehen und ebenfalls am Boden der Aussparung 60 durch die Schraube 67 ge halten. Wie in Fig. 2 dargestellt, liegen die drei Austrittsöffnungen 64 an demjenigen engen Ende der entsprechenden Halbmondkammer 38, an dem die Flügel 66 beim Umlauf des Rotors 36 später vorbeilaufen. Die Drehrichtung des Rotors 36 ist in Fig. 2 durch einen Pfeil 55 angegeben.

Der Kompressor 10 umfaßt ferner eine Ringplatte 70, die drehbar zwischen der Stirnwand 24 und dem zylind rischen Körper 20 vorgesehen ist. Zu diesem Zwecke ist eine ringförmige Aussparung 72 zur Aufnahme der Ring platte 70 in derjenigen Fläche der Stirnwand 24 ausge bildet, die in Kontakt mit der entsprechenden Stirn seite des mit ihr verbundenen Körpers 20 ist. Die ringförmige Aussparung 72 ist in ihren Ab messungen so gestaltet, daß die Außenseite der Ring platte bündig mit der Fläche der Stirnwand 24 liegt. Die Ringplatte 17 kann in der Aussparung 72 zwischen einer ersten Position, die in Fig. 5 und 8 dargestellt ist, und einer zweiten Stellung, die in Fig. 7 und 11 dargestellt ist, verdreht werden. Die Ringplatte 17 weist zwei eingeformte, längliche und gebogene Schlitze 74 auf, die in der Nähe des Plattenumfangs mit Bezug auf die Achse der Platte 70 einander diame tral gegenüberliegen. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, öffnet sich jeder der Schlitze 74 in die entsprechende Halbmondkammer 38 und liegt in der Nähe desjenigen engen Endes dieser Kammer, der von den Flügeln 56 zu erst überstrichen wird, wenn sie bei umlaufendem Rotor 36 die Kammer durchlaufen. Die gebogenen Schlitze 74 sind länger als die Breite der Flügel 56.

Die Ringplatte 70 weist ferner zwei Sätze eingeform ter Öffnungen 76 und 78 auf, die mit Bezug auf die Plattenachse am Umfang ebenfalls diametral einander gegenüberliegen. Jeder Satz der Öffnungen 76 und 78 öffnet sich in die entsprechende Halbmondkammer 38 und liegt zwischen dem gebogenen Schlitz 74 und demjenigen engen Ende der Halbmondkammer, welches von den Flügeln 56 beim Durchlauf dieser Kammer später überstrichen wird. Die beiden Sätze der Öffnungen 76 und 78 liegen vorzugsweise auf dem gleichen Kreis wie die länglichen, gebogenen Schlitze 74.

Andererseits weist die Stirnwand 24 zwei eingeformte, längliche, gebogene Schlitze 80 auf, welche die gleiche Größe und Gestalt wie die Schlitze 74 der Ringplatte 70 aufweisen und am Umfang einander diametral gegenüber liegend so angeordnet sind, daß jeder Schlitz 80 mit dem entsprechenden Schlitz 74 der Ringplatte 70 ausge fluchtet ist, wenn sich die letztere in ihrer ersten Stellung, wie in Fig. 3 und 5 dargestellt, befindet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, öffnen sich die gebogenen Schlitze 80 der Stirnwand 24 in die Saugkammer 28, so daß das Kühlmittel veranlaßt wird, aus der Saugkammer 24 in die Halbmondkammer 38 einzutreten.

Aus dem Vorangehenden läßt sich leicht verstehen, daß das über die ausgefluchteten Schlitze 74 und 80 in die Halbmondkammer 38 eingeleitete Kühlmittel einer Kompression unterliegt, da die Flügel 56 die Halbmond kammer 38 durchlaufen. Wenn insbesondere einer der Flügel 56 entlang der Längserstreckung der gebogenen Nut oder des gebogenen Schlitzes 74 während seines Durchlaufs durch die Halbmondkammer 38 entlangläuft, wird diese Kammer durch den Flügel in einen vorderen und einen hinteren Abschnitt unterteilt, derart, daß das Volumen der vorderen Kammer allmählich abnimmt und sich hierdurch das darin eingeschlossene Kühlmittel verdichtet, während das Volumen des hinteren Kammer abschnitts allmählich anwächst, um so Kühlmittel aus der Saugkammer 28 in die Halbmondkammer einzu saugen. Genaugenommen beginnt der Kompressionshub, welcher im vorderen Kammerabschnitt durch den Flügel ausgeführt wird, zu der Zeit, zu welcher der Flügel den Punkt P₁, wie in Fig. 5 und 8 dargestellt, er reicht. Dies liegt daran, daß ein Teil des Kühlmittels aus dem vorderen Kammerabschnitt in den hinteren Kammer abschnitt durch den Spalt zwischen dem Punkt P₁ und dem Flügel 56 entweichen kann, bis der Flügel den Punkt P₁ erreicht. Dies ist durch den Pfeil 83 in Fig. 8 dar gestellt.

In diesem Fall ist zu bemerken, daß der Punkt, an wel chem der Verdichtungshub startet, dadurch variiert wer den kann, daß die Ringplatte 70 zwischen ihrer ersten und zweiten Stellung verschoben wird, wie dies durch die Symbole P₂ und P₃ in Fig. 6 und 10 sowie 7 und 11 dargestellt ist. Dabei wird ein Öffnungsbereich, wel cher durch die beiden Schlitze 74 und 80 bestimmt ist, durch die Verdrehung der Ringplatte 70 aus ihrer ersten in die zweite Stellung allmählich verkleinert. Mit an deren Worten: Bei der dargestellten Ausführungsform stellt die Anordnung der beiden Schlitze 74 und 80 ein Mittel dar zur Veränderung des Kompressionshubes und ein weiteres Mittel zur Drosselung des Öffnungsbe reiches, durch den hindurch das Kühlmittel in die Halbmondkammer eingeführt wird.

Die Stirnwand 24 weist ferner noch gebogene Schlitze 82 auf, die kürzer als die Schlitze 80 sind. Die kürzeren Schlitze 82 sind umfangsmäßig ebenfalls einander diame tral gegenüberliegend angeordnet, so daß jeder kurze Schlitz 82 im wesentlichen mit dem entsprechenden Satz der Öffnungen 76 und 78 der Ringplatte 70 ausgefluchtet ist, wenn diese gemäß Fig. 7 und 11 in ihrer zweiten Stellung ist. Insbesondere bleiben, während die Ring platte 70 von der ersten Position (Fig. 8) in eine Zwischenposition (Fig. 9) verschoben wird, die Öffnungen 76 und 78 mit Bezug auf den gebogenen Schlitz 82 ge schlossen. Wenn jedoch die Ringplatte 70 aus der Zwischen stellung gemäß Fig. 9 weiterhin in Richtung auf die zweite Extremstellung (Fig. 11) verschoben wird, öffnet sich zunächst die Öffnung 76 teilweise und anschließend vollständig in den Schlitz 82. Anschließend öffnet sich die Öffnung 78 teilweise und hierauf vollständig in den Schlitz 82. Wie aus Fig. 8 bis 11 ersichtlich, kann deswegen, weil sich die kürzeren, gebogenen Schlitze 82 in die Saugkammer 24 öffnen, ein erheblicher Teil des Kühlmittels unter dem Kompressionshub aus dem vorderen Kammerabschnitt der Saugkammer 24 entweichen, wenn die Ringplatte 70 zwischen der Zwischenposition gemäß Fig. 9 und der zweiten Position gemäß Fig. 11 verstellt wird.

Um bei der dargestellten Ausführungsform die Ringplatte 70 zwischen ihrer ersten und zweiten Stellung hin- und herzubewegen, wird ein hydraulischer Betätiger 84 be nutzt, der am besten in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Betätiger wird das Schmieröl 31 als Arbeits flüssigkeit benutzt. Der Betätiger 84 umfaßt ein spulen förmiges Ventilglied 86, welches gleitverschieblich in einer zylindrischen Bohrung 88 angeordnet ist, die ihrerseits in der Stirnwand 24 ausgebildet ist. Eine Stirnseite der Bohrung 88 ist durch einen Pfropfen 90 verschlossen, in dessen Mitte ein enger Öldurchlaß 92 ausgebildet ist. Das Ventilglied 86 weist an seinem einen Ende eine eingeformte Aussparung 94 und am ande ren Ende einen eingeformten Schlitz 96 auf. Eine Kom pressionsfeder 98 mit vorbestimmter Federkonstante ist zwischen dem ausgesparten Ende 94 des Ventilgliedes 86 und der Innenseite des Pfropfens 90 angeordnet, wobei im Pfropfen 90 ebenfalls eine Aussparung ausgebildet ist. Der Schlitz 96 nimmt einen Zapfen 100 auf, der von der Ringplatte 70 durch einen in der Stirnwand 24 aus gebildeten, gebogenen Schlitz 102 absteht.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, unterteilt das Ventilglied 86 die zylindrische Bohrung 88 in zwei Kammern 104 und 106. Die Kammer 104 steht mit dem Schmieröl der Öl trennkammer 30 in Verbindung. Zu diesem Zweck ist in der Stirnwand 24 entlang der inneren Umfangskante der Ringplatte 70 eine ringförmige Ölnut 108 ausgebildet. Die ringförmige Ölnut 108 steht mit dem erweiterten Bodenteil der Nuten 58 zur Aufnahme der Flügel 56 in Verbindung und ist ferner über einen Öldurchlaß 110 an die Kammer 104 angeschlossen, wobei der Öldurchlaß 110 in der Stirnwand 24 zwischen der ringförmigen Öl nut 110 und der Kammer 104 ausgebildet ist. In ähn licher Weise ist eine ringförmige Ölnut 112 an der Stirnwand 26 um die Welle 38 herum ausgebildet. Diese ringförmige Ölnut 112 steht mit dem Bodenteil der Nuten 58 zur Aufnahme der Flügel 56 in Verbindung und ist ferner auch an den Raum 54 angeschlossen, und zwar über den Zwischenraum, der im Nadellager 52 vorliegt. Wie in Fig. 1 dargestellt, steht der Raum 54 in Ver bindung mit dem Schmieröl 31, und zwar über einen Öl durchlaß 114, der in der Stirnwand 26 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen der Kammer 104 und dem Schmieröl 31 erreicht. Dieses Verbindungs- oder Öldurchlaßsystem dient auch als Schmiersystem zur Schmierung der beweglichen Elemente des Flügelradkom pressors 10.

Auf der anderen Seite kann, wie in Fig. 3 und 4 darge stellt, die Kammer 106 mit dem Schmieröl 31 durch einen Öldurchlaß 116 in Verbindung gesetzt werden, der an einem Punkt mit einem kugeligen Ventilkörper 118 ver sehen ist. Insbesondere umfaßt der Öldurchlaß 116 einen Abschnitt 120, der in der Stirnwand 24 ausgebildet ist, einen Abschnitt 122, der im zylindrischen Körper 20 aus gebildet ist, und einen Abschnitt 124, der in der Stirnwand 26 ausgebildet ist. Der kugelige Ventilkörper 118 ist in einem erweiterten Endraum 126 des Durchlaß abschnitts 120 angeordnet, der mit dem Abschnitt 122 verbunden ist. Der Ventilkörper 180 kann ferner auf einen Ventilsitz 128 aufgesetzt werden, der an einem Bodenstück des erweiterten Endraums 126 ausgebildet ist.

Um den Ventilkörper 118 in Abhängigkeit von einer Druckveränderung des Kühlmittels innerhalb der Saug kammer 28 zu betätigen und somit den Betätiger 84 der Ringplatte 70 zu steuern, ist in der Saugkammer 28 ein Ventilbetätiger 130 vorgesehen. Dieser Ventilbetätiger 130 umfaßt einen Kolben 132, der von einer zylind rischen Bohrung 134 im Boden der Saugkammer 28 aufge nommen wird. Der Kolben 132 ist an seinem einen Ende dem Kühlmittel in der Saugkammer 28 ausgesetzt und weist eine Kolbenstange 136 auf, die an dem gleichen Ende ausgebildet ist und sich flüssigkeitsdicht durch die Stirnwand 24 erstreckt. An ihrem freien Ende ist die Stange 136 mit dem kugeligen Ventilkörper 118 verbunden. Eine Kompressionsschraubenfeder 138, die eine vorbestimmte Federkonstante besitzt, ist inner halb einer zylindrischen Aussparung 140 am anderen Ende des Kolbens 132 angeordnet. In dieser Aussparung liegen die Enden der Schraubenfeder 138 am Boden der Bohrung 134 bzw. am Boden der Aussparung 140 an. Der Kolben 132 weist eine Ringdichtung 142 in einer an seiner Außenseite ausgebildeten Umfangsnut auf. Die zylindrische Bohrung 134, die durch den Kolben 132 verschlossen ist, steht über einen kleinen Durchlaß 133 im Boden der Bohrung 134 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Nachstehend werden die Betriebsweise und die Vorteile des beschriebenen Flügelradkompressors beschrieben.

Wenn während des Laufs des Kompressors 10 eine Kühl belastung in der Klimaanlage so hoch ist, daß der Kom pressor bei maximaler Kühlkapazität laufen muß, wird der Druck des Kühlmittels innerhalb der Saugkammer 28 sehr hoch, da eine große Menge an Kühlmittel zugeführt und im Verdampfer der Klimaanlage verdampft wird, an den die Saugkammer 18 über ihre Einlaßöffnung 32 an geschlossen werden kann. Wegen des sehr hohen, in der Saugkammer 28 erzeugten Druckes des Kühlmittels wird der Kolben 140 des Ventilbetätigers 130 gegen die Federkraft der Feder 138 in die zylindrische Bohrung 134 gedrückt, so daß der Ventilkörper 118 auf dem Ventilsitz 128 aufsitzt und den Öldurchlaß 116 ver schließt. Wenn der Öldurchlaß 116 verschlossen ist, steht lediglich die Kammer 104 in Verbindung mit dem Schmieröl 31, welches sich unter dem Druck des kom primierten Kühlmittels in der Kammer 30 befindet. Infolgedessen wird unter Druck stehendes Schmieröl 31 der Kammer 104 zugeführt, so daß das Ventilglied 84 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 98 in eine Extremstellung verschoben wird, so daß die Ringplatte 70, wie in Fig. 5 und 8 dargestellt, in ihre erste Stellung verdreht wird. Wie sich aus dem Voran stehenden ergibt, ist in dieser ersten Stellung jeder der gebogenen Schlitze 74 der Ringplatte 70 mit dem entsprechenden, gebogenen Schlitz 80 der Stirnwand 24 ausgefluchtet, so daß es möglich ist, den maximalen Verdichtungshub der Flügel 56 zu erhalten. Dies bedeutet, daß der Kompressionshub beginnt, wenn der Flügel den Punkt P₁ erreicht. Ferner liegt in dieser Stellung der maximale Öffnungsbereich für die Einführung des Kühl mittels aus der Saugkammer in die Halbmondkammer 38 vor, so daß der Flügelradkompressor 10 mit maximaler Kühlkapazität betrieben wird, d.h., die maximale Menge an verdichtetem Kühlmittel kann aus der Öltrennkammer 30 zum Kondensator der Klimaanlage geleitet werden.

Das verdichtete Kühlmittel wird aus den Kompressions kammern 38 in die Ausstoßkammern 60 über die Aus trittsöffnungen 64 ausgestoßen, wobei die Zungenventile 66 am Ende des Kompressionshubes der Flügel 56 auf grund des hohen Druckes des verdichteten Kühlmittels geöffnet sind. Das komprimierte Kühlmittel, welches in die Kammer 60 ausgestoßen wird, kann eine kleine Menge an Schmieröl in Form feiner Tropfen mit sich führen. Diese mitgeführten Schmieröltropfen werden vom ver dichteten Kühlmittel dadurch abgetrennt, daß es aus der Ausstoßkammer 60 über die relativ kleine Bohrung 62 in die ein großes Volumen aufweisende Kammer 30 ausgestoßen wird, und zwar in einer dem Fachmann an sich bekannten Weise, so daß die abgetrennten Schmier öltröpfchen in den Vorrat 31 an Schmieröl fallen und/oder entlang der Innenwandfläche der Stirnwand 26 laufen. Das verdichtete Kühlmittel, aus dem das Schmier öl abgetrennt ist, wird dem Kondensator der Klimaanlage über die Auslaßöffnung 34 der Kammer 30 zugeleitet.

Wenn der Kompressor 10 bei maximaler Kühlkapazität wäh rend einer bestimmten Zeitperiode kontinuierlich läuft, kann die Raumtemperatur, beispielsweise eines Automobils, allmählich auf eine Temperatur gebracht werden, bei welcher sich ein Fahrzeuglenker und Fahrzeugpassagiere unter Umgebungsbedingungen wohl fühlen. Infolgedessen wird die Kühlbelastung an der Klimaanlage allmählich reduziert, so daß die Menge an Kühlmittel, welche im Verdampfer der Anlage verdampft wird, reduziert wird, wodurch der Druck des Kühlmittels in der Saugkammer 28 veranlaßt wird, abzusinken. Das Absinken des Kühl mitteldruckes veranlaßt den Kolben 132 sich durch die Vorspannkraft der Feder 138 zu verschieben, so daß der Ventilkörper 118 vom Ventilsitz 128 abhebt und die Kammer 106 des Betätigers 84 in Verbindung mit dem unter Druck stehenden Schmieröl 31 gelangt. Daher wird nun Schmieröl in die Kammer 106 des Betätigers 84 eingeleitet, so daß sich das Ventilglied 86 zur Kammer 104 hin bewegt. Hierdurch kann die Ringplatte 70 von ihrer ersten Extremstellung (Fig. 5 und 8) in die Zwischenstellung gemäß Fig. 9 verdreht werden. Es ist zu beachten, daß die Bewegung des Ventil gliedes 86 und somit auch die Bewegungen der Ringplatte 70 allmählich und langsam ausgeführt werden, da ein Teil des Schmieröls, welches der Kammer 106 zuge leitet wird, allmählich durch den engen Durchlaß 92 in die Saugkammer 28 ausgestoßen wird, und weil ein Teil des Schmieröls, mit dem die Kammer 104 gefüllt ist, zur Öltrennkammer 30 zurückkehrt. Wenn die Ringplatte 70 aus ihrer ersten Stellung in die Zwischenstellung gemäß Fig. 9 verschoben wird, ist der Kompressionshub etwas kürzer als in der ersten Stellung, und der Öffnungsbereich zur Einführung des Kühlmittels aus der Saugkammer 28 in die Halbmondkammer 38 wird etwas abgedrosselt, so daß der Kompressor 10 mit ge ringerer Kühlkapazität und nicht mehr mit der maximalen Kapazität betrieben wird.

Ferner kann die Ringplatte 70 aus der Zwischenstellung gemäß Fig. 9 in die zweite Zwischenstellung gemäß Fig. 6 und 10 verschoben werden, und zwar aufgrund wei terer Absenkung des Kühlmitteldruckes in der Saug kammer 28. In diesem Falle, in welchem die Ringplatte 70 sich in der zweiten Zwischenstellung (Fig. 6 und 10) befindet und somit der Kompressionshub weiter verkürzt ist (der Kompressionshub beginnt, wenn der Flügel den Punkt P₂ erreicht), wird der Öffnungsbereich zur Ein leitung des Kühlmittels aus der Saugkammer 28 in die Halbmondkammer 38 weiter gedrosselt. Ein Teil des Kühlmittels, das in der gegenüber dem Einlaßkanal 80 bereits abgeschlossenen, zwischen den Flügeln 56 gebildeten Arbeitskammer verdichtet wird, kann jedoch aus dieser Kammer in die Saugkammer 28 entweichen, und zwar über den zusätzlich vorgesehenen Kanal 76 der Ringplatte 70, der sich in den gebogenen Schlitz 82 der Stirnwand 24 öffnet. Infolgedessen wird die Menge des verdichteten Kühlmittels, die aus der Kammer 30 der Klimaanlage zugeleitet wird, weiter reduziert, so daß der Kompressor 10 bei einer kleineren Kühlkapazität als im Falle der Fig. 9 läuft.

Schließlich kann die Ringplatte 70 in ihre zweite Ex tremstellung gemäß Fig. 7 und 11 verdreht werden. In dieser Stellung sind beide Öffnungen 76 und 78 voll ständig in den gebogenen Schlitz 82 hinein geöffnet, so daß ein wesentlicher Teil des Kühlmittels, welches im vorderen Abschnitt der Halbmondkammer 38 verdichtet wurde, nunmehr in die Saugkammer 28 über die Öffnungen 76 und 78 entweichen kann. Andererseits ist der Öffnungs bereich zur Einführung des Kühlmittels aus der Saug kammer 28 in die Halbmondkammer 38 maximal gedrosselt, und der Öffnungsbereich weist seinen kleinsten Wert auf, während der Kompressionshub am kürzesten ist (in diesem Falle startet der Kompressionshub dann, wenn der Flügel den Punkt Q anstelle des Punktes P₃ erreicht). Wenn dem entsprechend die Ringplatte 70 in ihrer zweiten Stellung ist (Fig. 7 und 11), ist die Menge an komprimiertem Kühlmittel, welches aus der Öltrennkammer 30 der Klima anlage zugeleitet wird, minimal, so daß der Kompressor 10 mit minimaler Kühlkapazität betrieben werden kann.

Es läßt sich leicht verstehen, daß die Ringplatte 70 an der ersten oder zweiten Extremstellung oder an irgend einer Zwischenstellung abgestoppt werden kann, was von den Umgebungsbedingungen abhängt, insbesondere von der Umgebungstemperatur, durch welche die Kühlbelastung der Klimaanlage hauptsächlich bestimmt ist. Wenn jedoch die Kühlbelastung wächst, beispielsweise durch das Öffnen einer Tür des Automobils, wird die Ringplatte 70 von der gerade eingenommenen Stellung in Richtung auf die erste Extremstellung hin verschoben, so daß der Kompressor 10 mit größerer Kühlkapazität läuft. An schließend kann die Ringplatte 70 wieder in die vorher eingenommene Position zurückgeführt werden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 12 bis 15 dargestellt, die den Fig. 8 bis 11 entsprechen.

Die zweite Ausführungsform ist im wesentlichen mit der ersten Ausführungsform identisch mit der Ausnahme, daß die Entfernung W₁ (Fig. 12) zwischen Öffnungen 76′ und 78′, welche den Öffnungen 76 bzw. 78 entsprechen, größer als die Entfernung zwischen den Öffnungen 76 und 78 ist, und daß zwei separate Öffnungen 144 und 146 anstelle des gebogenen Schlitzes 82 in der Stirnwand 24 ausgebildet sind. Diese separaten Öffnungen 144 und 146 können mit den Öffnungen 76′ bzw. 78′ verbunden werden. Die Entfernung W₂ (Fig. 12) zwischen den Öffnungen 144 und 146 ist gleich der Entfernung W₁. Die Weite der Öffnung 146 ist doppelt so groß wie die Weite der Öff nung 144, die ihrerseits gleich der Weite der Öffnungen 76′ und 78′ ist. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, sind in der ersten Extremstellung die gebogenen Schlitze 74 und 80 miteinander ausgefluchtet, und die Öffnungen 144 und 146 sind vollständig geschlossen. Daher läuft der Kom pressor, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform mit maximaler Kühlkapazität. Wenn die Ringplatte 70 aus ihrer ersten Extremstellung (Fig. 11) in Richtung auf die erste Zwischenstellung (Fig. 13) verschoben wird, wird der durch die gebogenen Schlitze 74 und 80 defi nierte Öffnungsbereich zur Einleitung des Kühlmittels in die Halbmondkammer 38 weiter abgedrosselt, und gleichzeitig wird der von den Flügeln 56 ausgeübte Kompressionshub verkürzt, wobei die Öffnungen 76′ und 78′ immer noch geschlossen bleiben. Wenn die Ringplatte 70 aus der ersten Zwischenstellung (Fig. 13) über die zweite Zwischenstellung (Fig. 14) zur zweiten Extrem stellung (Fig. 15) verschoben wird, öffnet sich zu nächst die Öffnung 78′ in die zugeordnete Öffnung 146 und anschließend die Öffnung 76′ in die zugeordnete Öffnung 144, wobei der durch die gebogenen Schlitze 74 und 80 definierte Öffnungsbereich weiter gedrosselt und der Kompressionshub weiter verkürzt wird. Infolgedessen läuft der Kompressor gemäß der zweiten Ausführung im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Im Vergleich mit der ersten Ausfüh rungsform kann der Kompressor nach der zweiten Ausfüh rungsform jedoch innerhalb eines weiteren Bereiches von der maximalen Kühlkapazität bis zur minimalen Kühl kapazität laufen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Mittel zur Veränderung des Kompressionshubes und die Mittel zur Drosselung des Öffnungsbereiches, durch den hindurch das Kühlmittel in die Halbmondkammer ein geleitet wird, von den gebogenen Schlitzen 74 und 80 gebildet, die miteinander zusammenwirken. Diese An ordnung ist vorzuziehen, da der Kompressor auf diese Weise kompakt aufgebaut werden kann. Bei anderen Aus führungsformen können jedoch die Mittel zur Veränderung des Kompressionshubes und die Mittel zur Drosselung des Öffnungsbereiches auch separat voneinander ausge bildet werden. In diesem Falle wird beispielsweise eine Nut lediglich an der Innenseite der Ringplatte 70 anstelle des Schlitzes 74 ausgebildet. Diese Nut bildet lediglich ein Mittel zur Veränderung des Kom pressionshubs. Auf der anderen Seite ist es möglich, als Drosselungsmittel eine Drosselventilanordnung zu verwenden, beispielsweise eine solche Anordnung, wie sie in der ungeprüften japanischen Patentveröffent lichung Nr. 59-99 089 beschrieben ist. Bei den oben erwähnten Ausführungsformen kann ferner auch der ge bogene Schlitz 74 länger als der gebogene Schlitz 80 sein, so daß der Kompressionshub später beginnt.

Weiterhin kann die mechanische Verbindung zwischen dem Ventilglied 86 und der ringförmigen Platte 70 auch durch die Verwendung eines Zahnstangen/Zahnrad-Mechanismus er reicht werden.

Außerdem kann anstelle des hydraulischen Betätigers 84 auch ein elektrischer Schrittmotor eingesetzt werden, der so konstruiert ist, daß er durch die Abtastung des Kühlmitteldrucks in der Saugkammer 28 oder der Raum temperatur eines Automobils gesteuert wird. Natürlich ist der Einsatz des hydraulischen Betätigers 84 vor zuziehen, da sich hierdurch die erwünschte, kompakte Konstruktion des Kompressors ergibt.

Aufgrund der Erfindung ist es möglich, den Lauf des Kompressors mit niedriger Kühlkapazität sowohl bei einem Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit als auch bei einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit zu ge währleisten, da der Lauf mit geringer Kühlkapazität dadurch erreichbar ist, daß man einen erheblichen Teil des komprimierten Kühlmittels aus dem vorderen Halbmondkammerabschnitt entweichen läßt, und zwar durch die Öffnung oder durch die Öffnungen in die Saugkammer, wenn immer der Kompressor bei niedriger Kühlkapazität laufen soll.

Da es gemäß der Erfindung unnötig ist, den Kompressor bei einer Kühlkapazität laufen zu lassen, die höher als diejenige zur Erreichung einer komfortablen Tempe ratur ist, ist es möglich, die Belastung am Motor eines Automobils minimal zu halten, das mit der Klima anlage versehen ist.

Wenn gemäß der Erfindung der Kompressor abgestoppt wird, werden die Drücke in der Öltrennkammer 30 und in den Halbmondkammern 38 auf den Druck reduziert, der in der Saugkammer 28 herrscht, so daß das Ventilglied 86 komplett zur Kammer 104 verschoben wird. Hierdurch ge langt die Ringplatte 70 in ihre erste Extremstellung. Da dementsprechend der Kompressor zu Beginn mit mini maler Kühlkapazität läuft, wird erreicht, daß beim Anlauf des Kompressors der Motor des Automobils keiner stoßartigen Drehmomentänderung ausgesetzt wird.

Claims

1. Flügelzellenkompressor für die Klimaanlage eines Fahrzeuges, insbesondere Automobils, mit Fördermengenregelung durch Verschiebung des Beginns und des Endes der Verdichtung in wenigstens einer im Querschnitt sichelförmigen Arbeitskammer (38), die zwischen einer Innenwand eines zylindrischen Körpers (20), Stirnwänden (24, 26) an diesem Körper und einem im Körper umlaufenden, mit wenigstens einem ausschiebbaren Flügel (56) versehenen Rotor (36) ausgebildet ist und wenigstens einen zu einer Saugkammer (28) führenden Eintrittskanal (80), axial verlaufend in der einen Stirnwand (24) und wenigstens einen Austrittskanal (64), der radial verlaufend in dem zylindrischen Körper angeordnet ist, für ein zu komprimierendes Kühlmittel aufweist, wobei zur Fördermengenregelung zwischen einer Stirnwand einerseits und dem Körper und Rotor andererseits eine mit wenigstens einem gekrümmten Schlitz (74) größerer Länge als die Breite des Flügels versehene Ringplatte (70) drehverschieblich angeordnet ist, die durch einen Betätiger (84) in Abhängigkeit von dem Kühlmitteldruck im Eintrittskanal der Arbeitskammer zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung hin- und herverschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringplatte (70) derart zwischen der den Eintrittskanal (80) aufweisenden Stirnwand (24) und dem zylindrischen Körper (20) angeordnet ist, daß bei Drehverschiebung der Ringplatte ihr gekrümmter Schlitz (74) mit der Eintrittsöffnung des Eintrittskanals (80) in zu- oder abnehmende Überdeckung bringbar ist, daß in der den Eintrittskanal (80) aufweisenden Stirnwand (24) im Abstand von diesem wenigstens ein weiterer, zur Saugkammer (28) führender Kanal (82; 144, 146) und in der Ringplatte (70) im Abstand von dem gekrümmten Schlitz (74) zwei oder mehr weitere Kanäle (76, 78; 76′, 78′) zwischen dem einen engen Ende der Arbeitskammer (38) und dem gekrümmten Schlitz (74) ausgebildet sind, und daß bei Drehverschiebung der Ringplatte (70) in Richtung abnehmender Überdeckung des gekrümmten Schlitzes (74) mit der Eintrittsöffnung des Eintrittskanals (80) die Öffnungen der weiteren Kanäle (76, 78; 76′, 78′) der Ringplatte nacheinander in Überdeckung mit der Öffnung des wenigstens einen weiteren Kanals (82; 144, 146) der Stirnwand (24) bringbar sind, wobei in der ersten Stellung der Ringplatte (70) die Öffnungen der weiteren Kanäle (76, 78) der Ringplatte mit der Öffnung des weiteren Kanals (82) der Stirnwand (24) nicht ausgefluchtet, sondern völlig verschlossen sind, und in der zweiten Stellung der Ringplatte vollständig ausgefluchtet sind und ein maximaler Austritt an verdichtetem Kühlmittel stattfindet.

2. Flügelzellenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand zwei oder mehr weitere Kanäle (144, 146) aufweist, deren Öffnungen mit den Öffnungen der weiteren Kanäle (76′, 78′) der Ringplatte (70) ausgerichtet sind, wenn die Ringplatte (70) in ihrer zweiten Stellung ist.

3. Flügelzellenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Breite der weiteren Kanäle (76, 76′; 78, 78′) in der Ringplatte und der Stirnwand gleich oder kleiner ist als die Breite des Flügels (56).

4. Flügelzellenkompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittskanal (80) als ein entsprechend dem Schlitz (74) gekrümmter Schlitz ausgebildet ist.

5. Flügelzellenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätiger (84) das Schmieröl des Kompressors als hydraulische Arbeitsflüssigkeit verwendet ist.

6. Flügelzellenkompressor nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Betätiger (84) ein verschieblich in einer zylindrischen Bohrung (88) aufgenommenes Ventilglied aufweist, daß das Ventilglied (86) die Bohrung (88) in zwei Kammern (104, 106) unterteilt, die über zwei separate Öldurchlässe (110, 116) mit einem Reservoir für unter Druck stehendes Schmieröl verbunden sind, daß ein Steuermittel (130) zur Steuerung des hydraulischen Betätigers (84) vorgesehen ist und dieses Steuermittel ein Ventil (118, 132) in einem der Öldurchlässe (116) umfaßt, und daß das Ventil (118) von einem Kolben (132) betätigt ist, dessen eine Stirnseite dem Druck des aus der Klimaanlage zum Kompressor zurückgeleiteten Kühlmittels ausgesetzt ist, so daß das Ventil in Abhängigkeit von einer Änderung des Kühlmitteldrucks betätigbar ist.