DE3633489A1 - Taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem Kompressor mit kontinuierlich variabler Förderleistung, und zwar mit einem Taumelscheibenkompressor, bei dem der Neigungswinkel der Taumelscheibe aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Taumelschei­ benkammer und dem Druck in der Ansaugkammer geändert wird, derart, daß die Förderleistung automatisch und kontinuierlich mit der Maßgabe geändert wird, daß der Druck im Inneren der Taumelscheibenkammer auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

Bei einem früher vorgeschlagenen Taumelscheibenkompres­ sor, welcher für eine Klima- bzw. Kühlanlage für ein Kraftfahrzeug geeignet ist, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe in Abhängigkeit von einer Druckän­ derung in der Ansaugkammer geändert, die auf eine Änderung der Kühlleistung im Fahrzeug zurückzuführen ist, um die Kältemittelförderleistung entsprechend der Änderung der erforderlichen Kühlleistung im Fahr­ zeug bzw. in der Fahrzeugkabine zu ändern. Der Druck in der Taumelscheibenkammer wird dabei auf einem vor­ gegebenen Wert gehalten, und die Taumelscheibe wird mit einem größeren Neigungswinkel geneigt, wenn die Druck­ differenz zwischen dem Druck in der Taumelscheibenkam­ mer und dem Druck in der Ansaugkammer aufgrund einer hohen erforderlichen Kühlleistung für das Fahrzeug niedrig wird, während andererseits der Neigungswinkel der Taumelscheibe verringert wird, wenn die Druckdiffe­ renz zwischen dem Druck im Taumelscheibengehäuse und dem Druck in der Ansaugkammer in Abhängigkeit von einer niedrigen erforderlichen Kühlleistung für das Fahrzeug hoch wird.

Der Neigungswinkel der Taumelscheibe wird aufgrund einer Änderung des Drucks in der Ansaugkammer geändert. Wenn der Neigungswinkel groß ist, dann ist der Hebel für die sich aufgrund der Druckdifferenz ergebende Stellkraft, d.h. der Abstand des Angriffspunktes der Kraft, in einer zur Antriebswelle senkrechten Ebene zwischen der Achse eines Antriebszapfens und dem An­ griffpunkt des einen Endes einer Verbindungsstange, über die die Taumelscheibe mit einem Kolben verbunden ist, gering. Der Kolben ist dabei auf seiner einen Seite dem Druck in der Taumelscheibenkammer und auf seiner anderen Seite dem Druck in einer Auslaßkammer ausgesetzt, wenn er einen Kompressionshub ausführt (bzw. sich an seinem oberen Totpunkt befindet). Selbst wenn eine große Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Taumelscheibenkammer und dem Druck in der Auslaß­ kammer, d.h. zwischen den Drücken an den beiden Stirn­ flächen des Kolben vorhanden ist, ist das an der Tau­ melscheibe wirksame Drehmoment, welches die Tendenz hat, die Taumelscheibe um den Verbindungszapfen zu schwenken, sehr klein. Wenn dieses Drehmoment in einem Gleichgewichtszustand ist, dann ist also die Höhe der Druckdifferenz zwischen dem Druck im Taumelscheibenge­ häuse und dem Druck in der Ansaugkammer - diese beiden Drücke wirken auf die beiden Stirnflächen eines anderen Kolbens ein, welcher gerade einen Saughub ausgeführt hat (welcher sich an seinem unteren Totpunkt befindet) - sehr klein im Hinblick auf das Gleichgewichtsdrehmoment der Taumelscheibe. Dies bedeutet, daß der Druck in der Ansaugkammer im wesentlichen gleich dem Druck in der Taumelscheibenkammer ist.

Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe klein ist, dann ist der oben angesprochene Hebel (die Strecke zwischen dem Angriffspunkt der Kraft und der Achse des Verbindungszapfens) wesentlich größer als bei großem Neigungswinkel der Taumelscheibe. Für das Dreh­ moment bezüglich der Achse des Verbindungszapfens er­ gibt sich also ein Gleichgewichtszustand, wenn der Druck in der Ansaugkammer höher ist als der Druck in der Taumelscheibenkammer, um der sich aufgrund des Differenzdrucks zwischen dem Druck der Taumelscheiben­ kammer und dem Druck in der Auslaßkammer ergebenden Kraft entgegenzuwirken, die das Drehmoment der Taumel­ scheibe in der einen Richtung um den Verbindungszapfen bewirkt.

Wie oben ausgeführt, wird der Druck in der Ansaugkam­ mer in Abhängigkeit von einer Abnahme des Neigungs­ winkels der Taumelscheibe größer. Die Temperatur der Luft, welche von einem Verdampfer abgegeben wird, welcher Wärme aus der Luft in dem Fahrzeug absorbiert, ist mit dem Druck in der Ansaugkammer verknüpft. Die Temperatur der den Verdampfer verlassenden Luft wird also bei einer Abnahme des Neigungswinkels der Taumel­ scheibe kleiner.

Der Temperaturanstieg der vom Verdampfer abgegebenen Luft in Abhängigkeit von einer Abnahme des Neigungs­ winkels der Taumelscheibe ist für einen Fahrzeugin­ sassen unerwünscht, insbesondere wenn die Temperatur im Fahrzeug aufgrund einer äußeren Einflußgröße plötz­ lich geändert wird, beispielsweise durch die Wirkung von direktem Sonnenlicht, welches in das Fahrzeug ein­ dringt, während der Kompressor mit niedriger Kühl- Leistung läuft, was dazu führt, daß der Fahrzeugin­ sasse sich unbehaglich fühlt.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik, die Auf­ gabe zugrunde, einen Taumelscheibenkompressor anzu­ geben, der geeignet ist, in der Ansaugkammer unab­ hängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe einen im wesentlichen konstanten Druck aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Taumel­ scheibenkompressor gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Kompressor eine Feder, welche derart gegen eine Taumelscheibenanordnung gedrückt wird, daß sie einer Abnahme des Neigungswinkels der Taumelscheibe entgegenwirkt. Insbesondere ist diese Feder eine zy­ lindrische Schraubenfeder, die als Druckfeder arbeitet und eine Antriebswelle umgibt. Die Kraft der Druckfeder wirkt einer Druckdifferenzkraft entgegen, die sich aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Druck in einer Taumelscheibenkammer und dem Druck in einer Aus­ laßkammer ergibt und ein an der Taumelscheibe angrei­ fendes Drehmoment in einem vorgegebenen Drehsinn zur Folge hat. Im Ergebnis wird erreicht, daß der Druck in der Ansaugkammer im wesentlichen gleich dem kon­ stanten Druck in der Taumelscheibenkammer ist, und zwar innerhalb des Regelbereichs, in dem der Neigungs­ winkel der Taumelscheibe geregelt wird.

Wenn die Kraft der Feder zu gering ist, dann wird die Temperatur der den Verdampfer verlassenden Luft hoch, so daß sich ein Insasse des Kraftfahrzeugs wegen übermäßiger Wärme unbehaglich fühlt. Wenn andererseits die Kraft der Feder zu stark ist, dann führt dies zu einem Vereisen des Verdampfers. Aus diesem Grund ist die Feder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so ausgebildet, daß die von der Feder auf die Taumelscheibe ausgeübte Kraft Null ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe seinen Maximalwert hat. Wie angegeben, wird der Druck in der Ansaugkam­ mer unterdrückt, wenn die Kraft der Feder zu hoch ist, was dazu führt, daß der Verdampfer vereist. Die­ ses Problem wird dadurch gelöst, daß man für einen vorgegebenen konstanten Druck in der Taumelscheiben­ kammer einen hohen Druckwert wählt. In diesem Fall wird jedoch die Menge des geförderten gasförmigen Kältemittels, welches über das Taumelscheibengehäuse von der Auslaßkammer zu der Ansaugkammer zurückfließt, erhöht und damit die Leistung des Taumelscheiben­ kompressors verringert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevor­ zugte Ausführungsform eines Taumel­ scheibenkompressors gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Er­ läuterung des Zusammenhangs zwischen dem Druck in der Ansaugkammer und dem Neigungswinkel der Taumelscheibe;

Fig. 3 und Fig. 4 schematische Darstellungen zur Erläu­ terung der auf die Taumelscheibe des Kompressors einwirkenden Drehmomente bei maximalem Neigungswinkel der Taumel­ scheibe (Fig. 3) bzw. bei minimalem Neigungswinkel derselben (Fig. 4), und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Taumel­ scheibenkompressor gemäß einem früheren Vorschlag.

Im einzelnen zeigt Fig. 5 einen bekannten Taumelschei­ benkompressor, bei dem eine von einem Taumelscheiben­ gehäuse 2 umgebene Taumelscheibenkammer 17 über einen ersten Kanal 27 mit einer Ansaugkammer 6 und über einen zweiten Kanal 37 mit einer Auslaßkammer 7 in Verbindung steht. In einem hinteren Gehäuse 3 ist eine Steuervor­ richtung 29 vorgesehen, die dazu dient, das Öffnen und Schließen des zweiten Kanals in Abhängigkeit von einer Druckänderung in der Taumelscheibenkammer derart zu steuern, daß der Druck in der Taumelscheibenkammer 17 auf einem vorgegebenen Pegel gehalten wird. In einem Zylinderblock 1 sind mehrere Zylinderbohrungen 14 vor­ gesehen, in denen sich Kolben 16 befinden. Eine dreh­ bare Antriebsplatte 20 ist mit einem Antriebselement 18, welches fest auf einer Antriebswelle 64 montiert ist, mit Hilfe eines Verbindungszapfens 24 verbunden, der in einen Führungsschlitz 23 in dem Antriebselement 18 eingreift. Die Antriebsplatte 20 ist also durch die Antriebswelle 64 zu einer Drehbewegung antreibbar. An der drehbaren Antriebsplatte 20 ist eine Taumelplatte 21 mittels Drucklagern 26 abgestützt. Die Taumelplatte 21 ist mittels einer Stange 52 gegen eine Drehbewegung gesichert, so daß sie sich nicht dreht, sondern nur eine Pendel- bzw. Taumelbewegung ausführt. Die Taume­ platte 21 ist mit jedem der Kolben 16 jeweils über eine Verbindungsstange 22 verbunden. Folglich verän­ dert sich die Menge des geförderten Kältemittels in Abhängigkeit vom Neigungswinkel der Taumelplatte 21 und der drehbaren Antriebsplatte 20.

Die Gleichgewichtsbedingungen für das Drehmoment der Taumelplatte 21 des Kompressors gemäß Fig. 5 bezüglich des Verbindungszapfens 24 werden nachstehend anhand von Fig. 3 und 4 näher erläutert. Zunächst zeigt Fig. 3 den Zustand, in dem der Neigungswinkel der Taumelplatte 21 am größten ist. Der Kolben 16 a hat das Ende seines Kompressionshubes erreicht (oberer Totpunkt) und der Kolben 16 g hat das Ende seines Saughubes erreicht (unterer Totpunkt). Der Differenzdruck zwischen dem Druck Pd in der Auslaßkammer 7 und dem Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17, welcher auf den Kolben 16 a wirkt, hat in diesem Betriebszustand den größten Wert. Trotzdem ist das Drehmoment der Taumelscheibe 21 in Richtung des Pfeils B, nämlich bezüglich des Verbindungszapfens 24, so klein, daß es vernachlässig­ bar ist, da der Abstand La des Angriffspunktes der sich aufgrund der Druckdifferenz ergebenden Kraft, nämlich zwischen dem Mittelpunkt des Kugelgelenks 50 für die Verbindungsstange 22 und der Mittelachse des Zapfens 24 extrem klein ist. Obwohl der andere Hebel Lb zwischen der Mitte des Verbindungszapfens 24 und der Mitte des Kugelgelenks 50 für die zu dem Kolben 16 b gehörende Verbindungsstange 22 groß ist, ergibt sich somit eine Gleichgewichtsbedingung für das Ge­ samtdrehmoment, welches auf die Taumelscheibe 21 wirkt, wenn der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 im wesentlichen gleich dem Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 ist.

Wenn andererseits, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, der Hebel bzw. der Abstand La bei kleinem Neigungs­ winkel der Taumelscheibe 21 groß ist, kann das Dreh­ moment für die Taumelscheibe 21 in Richtung des Pfeils B nicht vernachlässigt werden. Folglich ergibt sich für das Gesamtdrehmoment der Taumelplatte 21 eine Gleich­ gewichtsbedingung, für die bezüglich des Druckes Ps in der Ansaugkammer 6 die folgende Gleichung gilt:

Ps = Pc + (Pc - Pd)

Der Zusammenhang zwischen dem Druck Ps in der Ansaug­ kammer 6 und dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 ist in der grafischen Darstellung gemäß Fig. 2 als strichpunktierte Kurve H gezeigt. Der Druck Ps in der Ansaugkammer stellt die Temperatur der Luft dar, die aus einem Verdampfer austritt. Die Kurve H ist somit auch eine Temperaturkurve für die Lufttempera­ tur am Verdampferauslaß in Abhängigkeit vom Neigungs­ winkel der Taumelscheibe. Die in Fig. 2 erkennbare Änderung der Temperatur der aus dem Verdampfer aus­ tretenden Luft in Abhängigkeit vom Einstellwinkel der Taumelscheibe ist aber für den Benutzer eines Fahrzeugs außerordentlich unerwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Druck Ps in der Ansaugkammer 6 unabhängig vom Neigungs­ winkel der Taumelscheibe 21 im wesentlichen konstant zu halten.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Taumelscheibenkompres­ sor mit einem Gehäuse, zu dem ein Zylinderblock 1, ein Taumelscheibengehäuse 2 und ein hinteres Gehäuse 3 ge­ hören. In der Mitte des Taumelscheibengehäuses 2 ist ein Lager 5 A für eine Antriebswelle 4 angeordnet. Eine Ansaugkammer 6 und eine Auslaßkammer 7 sind kon­ zentrisch im hinteren Gehäuse 3 vorgesehen und von­ einander durch eine ringförmige Trennwand 8 getrennt. Die Auslaßkammer 7, in die ein Kältemittel nach seiner Kompression aus mehreren Zylinderbohrungen 14 austritt, auf die später noch näher eingegangen wird, ist im mittleren Teil des hinteren Gehäuses 3 definiert, wäh­ rend die Ansaugkammer 6 zum Ansaugen des Kältemittels vor der Kompression zu den Zylinderbohrungen 14 am Umfang des hinteren Gehäuses 3 derart angeordnet ist, daß sie die Auslaßkammer 7 umgibt. (Es können mehrere Ansaugkammern vorgesehen sein.) Im einzelnen stehen die Ansaugkammern 6 und die Auslaßkammer 7 mit zuge­ hörigen Kompressionskammern 15 in den verschiedenen Zylinderbohrungen 14 über zugeordnete Einlaßöffnungen 9 und Auslaßöffnungen 10 in Verbindung, die in einer Ventilplatte 11 vorgesehen sind. Ein Einlaßventil 12 in Form einer Blattfeder ist an der Einlaßöffnung 9 vorgesehen und öffnet diese bei einem Saughub eines Kolbens 16, auf den nachstehend noch näher eingegangen wird. Ein Auslaßventil 13 in Form einer Blattfeder ist an der Auslaßöffnung 10 vorgesehen und öffnet diese bei einem Kompressionshub des Kolbens 16.

Ein weiteres Lager 5 B zur drehbaren Lagerung der An­ triebswelle 4 in Verbindung mit dem erwähnten Lager 5 A ist in der Mitte des Zylinderblocks 1 angeordnet. Die Zylinderbohrungen 14 sind am Umfang des Zylinderblockes 1 derart ausgebildet, daß sie die Antriebswelle 4 um­ geben, und in jeder Zylinderbohrung 14 ist jeweils einer der Kolben 16 angeordnet. Zwischen dem Kolben 16 und der Ventilplatte 11 ist in jeder Zylinderboh­ rung 14 eine Kompressionskammer 15 vorhanden. Jede Kompressionskammer 15 wird selektiv mit einer Ansaug­ kammer 6 oder der Auslaßkammer 7 verbunden, und zwar über die Einlaßöffnung 9 mit dem Einlaßventil 12 bzw. über die Auslaßöffnung 10 mit dem Auslaßventil 13.

Im Inneren des Taumelscheibengehäuses 2 befindet sich eine Taumelscheibenkammer 17. Die Taumelscheibenkammer 17 steht mit den einzelnen Zylinderbohrungen 14 in Ver­ bindung. Die von den Lagern 5 A, 5 B drehbar gelagerte Antriebswelle 4 geht in axialer Richtung durch die Taumelscheibenkammer 17 hindurch. Das hintere bzw. innere Ende der Antriebswelle 4 ist durch eine Druck­ platte 51 gehaltert. Ein Antriebselement 18 ist fest am vorderen Teil der Antriebswelle 4 montiert. Eine Stirnfläche 18 a im mittleren Teil des Antriebsele­ ments 18 dient als Anschlag, welcher die Bewegung einer Buchse 19 nach vorn bzw. in Fig. 1 nach links begrenzt. Am Umfang des Antriebselements 18 ist eine ebene Ringfläche 18 b vorgesehen, und ein Ansatz 18 c ist an der Ringfläche 18 b des Antriebselements 18 montiert und mit einem länglichen schrägen Führungs­ schlitz 23 versehen. Eine drehbare Antriebsplatte 20 verläuft schräg zu der Antriebswelle 4 und wird von dieser durchgriffen. Ein Bügel 20 a ist am Umfang der Vorderseite der drehbaren Platte 20 befestigt. Ein in Querrichtung verlaufender Verbindungszapfen 24 ist mit dem Ende des Bügels 20 a verbunden und greift in den langgestreckten, schrägen Führungsschlitz 23 ein, so daß die drehbare Antriebsplatte 20 von der Antriebs­ welle 4 zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Anderer­ seits sitzt die Buchse 19 gleitverschieblich auf der Antriebswelle 4 und trägt auf einander gegenüberlie­ genden Seiten Schwenkzapfen 25. Die drehbare Antriebs­ platte 20 sitzt schwenkbar auf den Schwenkzapfen 25. Der Neigungswinkel der Platte 20 kann somit in Ab­ hängigkeit von der Position der Buchse 19 auf der An­ triebswelle 4 geändert werden. Eine Taumelscheibe 21 ist an der drehbaren Antriebsplatte 20 mittels Druck­ lagern 26 montiert und wird durch eine Stange 52 an einer Drehbewegung gehindert. Die Taumelscheibe pen­ delt oder schwingt daher in Abhängigkeit von der Drehbewegung der drehbaren Antriebsplatte 20.

Die Taumelscheibe 21 ist mit jedem der Kolben 16 je­ weils über eine Verbindungsstange 22 verbunden. Jeder der Kolben 16 erreicht somit seinen oberen Totpunkt, wenn der Ansatz 18 c im Verlauf der Drehbewegung in eine Position gelangt, in der er der betreffenden Zylinderbohrung 14 gegenüberliegt.

Ein Ring 40 ist fest am hinteren Ende der Antriebs­ welle 4 montiert. Eine Schraubenfeder 41, welche die Antriebswelle 4 umgibt, erzeugt für die Buchse 19 eine Vorspannung in Richtung auf das Antriebselement - in Fig. 1 nach links. Die Vorspannung ist dabei von der Lage der Buchse 19 auf der Antriebswelle 4 abhängig, wobei diese Lage wiederum dem Neigungswinkel der Taumelplatte 21 entspricht. Die Schraubenfeder 41 wirkt damit der Kraft entgegen, die sich aufgrund der Druck­ differenz zwischen dem Druck im Taumelscheibengehäuse 17 einerseits und dem Druck in der Auslaßkammer 7 an­ dererseits ergibt und beim Kompressionshub auf den Kolben 16 wirkt. Die Schraubenfeder 41 wirkt also der Kraft entgegen, die die Tendenz hat, den Neigungs­ winkel der Taumelscheibe 21 und der damit verbundenen Antriebsplatte 20 zu verringern. Dieser Neigungs- bzw. Anstellwinkel wird dabei zwischen einer zur Achse der Antriebswelle 4 senkrechten Ebene und der Ebene der Elemente 20 bzw. 21 gemessen. Vorzugsweise ist die Feder 41 so montiert, daß die Federkraft 41 Null ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe seinen größten Wert erreicht. Dabei ist zu beachten, daß die Federkonstante der Feder 41 entsprechend der maximalen Förderleistung gewählt wird.

Ein erster Kanal 27 geht durch den Zylinderblock 1 und die Ventilplatte 11 hindurch, so daß sich eine Verbindung zwischen der Taumelscheibenkammer 17 und der Ansaugkammer 6 ergibt. Ein zweiter Kanal 37 geht durch den Zylinderblock 1, die Ventilplatte 11 und das hintere Gehäuse 3 hindurch, so daß sich eine Ver­ bindung zwischen der Taumelscheibenkammer 17 und der Auslaßkammer 7 ergibt. In dem hinteren Gehäuse 3 ist eine Steuervorrichtung 29 zum Steuern des Öffnens und Schließens des zweiten Kanals 37 vorgesehen. Die Drucksteuerung in dem Taumelscheibengehäuse 17 erfolgt mit Hilfe der Steuervorrichtung 29.

In der Steuervorrichtung 29 liegen eine Druckkammer 30, die mit der Taumelscheibenkammer 17 über den zwei­ ten Kanal 37 in Verbindung steht, und eine weitere Druckkammer 31, die mit der Auslaßkammer 7 über den zweiten Kanal 37 in Verbindung steht, einander gegen­ über. Ein Faltenbalg 33, dessen Inneres mit der Umge­ bungsluft in Verbindung steht, ist in der Druckkammer 30 angeordnet. Eine Schraubenfeder 34 ist so montiert, daß sie den Faltenbalg 33 normalerweise in einer ge­ streckten bzw. gespannten Lage hält. Ein Ventilsitz 35 ist vorgesehen, um die Druckkammern 30, 31 voneinan­ der zu trennen. Ein Ventilelement 36, welches mit dem Faltenbalg 33 verbunden ist, dient dazu, eine Öffnung des Ventilsitzes 35 zu schließen, um die Verbindung zwischen der Taumelscheibenkammer 17 und der Auslaß­ kammer 7 zu unterbrechen.

Nachstehend soll nunmehr die Arbeitsweise des vor­ stehend beschriebenen Taumelscheibenkompressors näher erläutert werden. Der Druck in der Taumelscheiben­ kammer 17 und der Druck in der Ansaugkammer 6 sind gewöhnlich bei einem Druckpegel im Gleichgewicht, der höher ist als ein vorgegebener Druckpegel, wenn der Betrieb des Kompressors unterbrochen wird. Der vorge­ gebene Druckpegel ist gleich der Summe des Druckes, der von der Umgebungsluft ausgeübt ist und der Kraft der Feder 34. Folglich wird der Faltenbalg 33 durch die aufgrund der Druckdifferenz vorhandene Kraft zu­ sammengepresst, nämlich aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Taumelscheibenkammer 17 und dem vorgegebenen Druck. Somit wird der zweite Kanal 37 durch das Ventil 36 geschlossen. Wenn die Antriebs­ energie einer Antriebseinheit über eine magnetische Kupplung zu der Antriebswelle 4 übertragen wird, nach­ dem der Kompressor zuvor stillgestanden hatte, beginnt sich die Antriebsplatte 20 zu drehen. Wenn sich die Platte 20 bzw. die Welle 4 zu drehen beginnt, ergibt sich bezüglich des Drucks Ps in der Ansaugkammer 6 vorübergehend ein plötzlicher Druckabfall. Die Kraft aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 und dem Druck Ps in der Ansaugkammer 6 wird somit erzeugt. Folglich ergibt sich ein Zustand, in dem der Neigungswinkel der Platten 20, 21 entsprechend der Differenzdruckkraft klein ist. Entsprechend der Pendel- bzw. Taumelbewe­ gung der Scheibe 21 bewegen sich die Kolben 16 folg­ lich mit kleinem Hub.

Anschließend entweicht das Kältemittel aus der Taumel­ scheibenkammer 17 allmählich über den ersten Kanal 27 in die Ansaugkammer 6, so daß die Kraft aufgrund der Druckdifferenz verringert wird. Daher gelangt die Taumelscheibe 21 in einen Zustand, in der ihr Nei­ gungswinkel groß ist. Jeder der Kolben 16 bewegt sich somit mit einem großen Hub, so daß der Kompressor mit maximaler Leistung läuft.

Wenn der Kompressor mit seiner maximalen Leistung läuft, wird die Luft im Fahrzeug allmählich abgekühlt, so daß der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 entsprechend der Abnahme der Kühlleistung sinkt. Der Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 sinkt ebenfalls, da letzte­ re über den ersten Kanal 27 mit der Ansaugkammer 6 in Verbindung steht. Wenn der Druck in der Kammer 30 gleich dem Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 ist, dehnt sich der Faltenbalg 33 aus und hebt das Ventilelement 36 ab, wenn der Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 unter den vorgegebenen Druckpegel fällt, der sich aus dem Atmosphärendruck zuzüglich der Vorspannkraft der Schraubenfeder 34 ergibt. Das abgegebene gasför­ mige Kältemittel gelangt somit über den zweiten Kanal 37 in die Taumelscheibenkammer 17, so daß der Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 auf dem Pegel des vor­ gegebenen Druckes gehalten wird. Wenn der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 weiter abnimmt, während der Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17 auf dem vor­ gegebenen Druckpegel gehalten wird, schwenkt die Tau­ melscheibe 21 zusammen mit der drehbaren Platte 20 in Richtung des Pfeils B in Fig. 1 um den Verbindungs­ zapfen 24. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 und der Platte 20 wird somit klein, so daß die Förder­ leistung für das Kältemittel verringert wird. Wenn der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 entsprechend der Abnahme der Förderleistung ansteigt, wird dabei ein Gleichgewichtszustand hinsichtlich der Bewegung der Taumelscheibe 21 und der Platte 20 bezüglich des Ver­ bindungszapfens 24 herbeigeführt. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 bleibt so lange klein, wie der Kühlbedarf klein bleibt. Der kleinste Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 wird dabei durch die Vorspann­ kraft bzw. die freie Länge der Schraubenfeder 41 be­ grenzt.

Wenn die erforderliche Kühlleistung dann aufgrund der Abnahme der Kältemittelförderleistung abnimmt, steigt der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 an, so daß die Taumelscheibe 21 in Richtung des Pfeils A in Fig. 1 um den Verbindungszapfen 24 geschwenkt wird, und zwar gemäß der Kraft aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druck Ps und dem vorgegebenen Druck Pc in der Taumelscheibenkammer 17. Dementsprechend wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 größer und die Förderleistung des Kompressors wird erhöht. Die Dreh­ momente für die Taumelscheibe 21 erreichen dann ein Gleichgewicht, wenn der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 entsprechend der Zunahme der Förderleistung absinkt.

Wie aus der Beschreibung von Fig. 3 und 4 deutlich wird, wird die Druckfeder 41 des erfindungsgemäßen Kompressors dann stark zusammengepresst, wenn das Ver­ hältnis der Strecken La : Lb groß wird. Die Kraft, welche die Schraubenfeder 41 auf die Buchse 19 ausübt, wirkt also dem Drehmoment der Wirbelscheibe 21 in Rich­ tung des Pfeils B entgegen, welches durch die Kraft verursacht wird, die beim Kompressionshub auf den Kol­ ben 16 einwirkt, wobei diese Kraft als Produkt gemäß dem Streckenverhältnis La : Lb wirksam ist. Der Druck Ps in der Ansaugkammer wird im wesentlichen konstant gehalten, wenn das Drehmoment ausgeglichen wird, und zwar unabhängig von Änderungen des Neigungswinkels der Taumelscheibe 21. Dies bedeutet, daß auch die Tempera­ tur der vom Verdampfer in das Innere des Fahrzeugs ab­ gegebenen Luft auf einem im wesentlichen konstanten Wert, nämlich auf der gewünschten Temperatur gehalten wird. Weiterhin ist die Schraubenfeder 41 gemäß der Erfindung so eingestellt, daß ihre Vorspannkraft Null ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 21 sei­ nen Maximalwert hat. Der Druck Ps in der Ansaugkammer 6 wird somit auf dem günstigsten Pegel unmittelbar über dem Druck gehalten, der zur Folge hat, daß eine Vereisung des Verdampfers eintritt. Außerdem werden die Verluste hinsichtlich des zurückgeführten Kälte­ mittels auf dem kleinstmöglichen Wert gehalten, wobei die Verlustmenge die Menge des Kältemittels ist, die über die Taumelscheibenkammer 17 aus der Auslaßkammer 7 in die Ansaugkammer 6 strömt. In Fig. 2 ist der günstigste Druckpegel für den Druck Ps in der Ansaug­ kammer 6 als ausgezogene Linie N eingezeichnet. Der schraffierte Bereich oberhalb der Linie N ist der Be­ reich, in dem die Temperatur der aus dem Verdampfer austretenden Luft ansteigt, so daß ein Insasse des Fahrzeugs das Gefühl hat, daß die Kühlung unzureichend ist. Andererseits ist der schraffierte Bereich unter­ halb der ausgezogenen Linie N derjenige Bereich, in dem sich Reif am Verdampfer bildet. Wenn die Vorspann­ kraft der Druckfeder 41 bei dem maximalen Neigungs­ winkel nicht Null ist, dann würde der Druck Ps in der Ansaugkammer gemäß der gestrichelten Linie N′ in Fig. 2 verlaufen.

Aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird deutlich, daß die Druckfeder einem Drehmoment an der Taumelscheibe aufgrund einer Kraft, die sich aufgrund einer Druck­ differenz zwischen dem Druck in der Auslaßkammer und dem Druck im Taumelscheibengehäuse ergibt, entgegen­ wirkt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe auf­ grund einer Druckänderung in der Ansaugkammer geän­ dert wird. Der Druck in der Ansaugkammer wird daher in dem Zustand, in dem das Drehmoment im Gleichgewicht ist, unabhängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe im wesentlichen konstant gehalten. Dies bedeutet, daß die Temperatur der den Verdampfer verlassenden Luft im wesentlichen konstant bleibt. Das unangenehme Gefühl eines Ansteigens der Temperatur wird damit für die In­ sassen eines mit dem erfindungsgemäßen Kompressor aus­ gestatteten Fahrzeugs vermieden. Da die Vorspannkraft der Schraubenfeder Null ist, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe seinen Maximalwert hat, d.h. wenn das an der Taumelscheibe wirksame Drehmoment aufgrund einer Druckdifferenzkraft zwischen dem Druck in der Auslaßkammer und dem Druck in der Taumelscheibenkammer sehr klein ist, dann tritt kein Absinken der Leistung des Kompressors aufgrund erhöhter Umwälzverluste des geförderten, gasförmigen Kältemittels ein.

Claims (3)

1. Taumelscheibenkompressor mit einem hinteren Gehäuse, in dem eine Ansaugkammer zum Ansaugen eines zu kom­ primierenden Kältemittels und eine Auslaßkammer zum Ausgeben des komprimierten Kältemittels vorgesehen sind, mit einem Zylinderblock mit mehreren Zylinder­ bohrungen mit jeweils einem hin- und herbeweglichen Kolben zum Ansaugen des Kältemittels aus der Ansaug­ kammer und zum Auslassen des Kältemittels nach dessen Kompression in die Auslaßkammer, mit einem mit dem Zylinderblock verbundenen Taumelscheibengehäuse zur Aufnahme einer Antriebswelle und einer an der An­ triebswelle montierten Anordnung aus einer drehbaren Antriebsplatte und einer nicht drehbaren Taumelscheibe, mit Führungseinrichtungen, die eine Schrägstellung der Taumelscheibe gegenüber einer zur Antriebswellenachse senkrechten Ebene ermöglichen und eine Drehung der­ selben um die Antriebswelle verhindern, mit Regelein­ richtungen zum Ändern des Neigungswinkels der Taumel­ scheibe und damit zum Ändern der Förderleistung des Kompressors innerhalb eines vorgegebenen Bereichs in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen elastische Stelleinrich­ tungen (41) umfassen, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe (21) und die Förderleistung so zu regeln, daß der Druck (Ps) in der Ansaugkammer (6) unabhängig von der erforderlichen Kühlleistung im wesentlichen konstant gehalten wird, derart, daß die Größe der Verringerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe (21), die durch den Druck (Pc) in der Taumelscheibenkammer (17), den Druck (Ps) in der An­ saugkammer (6) und den Druck (Pd) in der Auslaß­ kammer (7) verursacht wird, in Abhängigkeit von einer Änderung der erforderlichen Kühlleistung ver­ ringert wird.

2. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der elastischen Stelleinrichtungen (41) Null ist, wenn der Neigungs­ winkel der Taumelscheibe (21) innerhalb des Regel­ bereichs seinen Maximalwert hat.

3. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Stelleinrich­ tungen eine zylindrische Schraubenfeder (41) umfas­ sen, welche die Antriebswelle (4) umgibt, welche sich mit ihrem einen Ende an einem fest mit der An­ triebswelle (4) verbundenen Anschlag (40) abstützt und welche sich mit ihrem anderen Ende an einer Buchse (19) abstützt, die gleitverschieblich auf der Antriebswelle (4) montiert ist und einen Be­ standteil der Führungseinrichtungen bildet.