DE3633644A1 - Kompressor mit variabler foerderleistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor gemäß dem Gat­ tungsbegriff des Patentanspruchs 1, nämlich einen Kom­ pressor mit variabler Förderleistung, welcher insbeson­ dere zur Verwendung in einem Kühlsystem bzw. einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug geeignet ist und mehrere hin- und herbewegliche Kolben umfasst.

Es sind zahlreiche Typen von Kompressoren mit variabler Förderleistung bekannt, wie z.B. der in der US-PS 44 03 921 beschriebene Kompressor mit hin- und herbe­ weglichen, doppelt wirkenden Kolben. Dieser Kompressor mit variabler Förderleistung besitzt ein Auslaßventil, welches zwischen einer ersten Position für die volle Förderleistung und einer zweiten Position für eine verringerte Förderleistung beweglich ist, und zwar in Abhängigkeit von einer Änderung der erforderlichen Kühl­ leistung. Dabei ist ein Ventil angrenzend an einen Aus­ laßflansch angeordnet, um zu verhindern, daß das kompri­ mierte Kältemittel innerhalb des Kompressors selbst zirkuliert, wenn dieser mit verringerter Förderleistung arbeitet. Das Auslaßventil umfasst ein Ventilelement und ein Rollenelement mit einer vorderen Stirnfläche, an dem das Ventilelement befestigt ist, und mit einer hinteren Stirnfläche, welche mit einem Druck beauf­ schlagbar ist. Das Rollenelement ist dabei gleitver­ schieblich gehaltert, so daß sich das Ventilelement zwischen einer ersten Position für die volle Förder­ leistung und einer zweiten Position für die verringerte Förderleistung und umgekehrt bewegen kann. Das erwähnte Ventilelement ist dabei als Rückschlagventil ausgebildet.

Da bei dem vorstehend angesprochenen Kompressor mit variabler Förderleistung ein Sperr- bzw. Rückschlag­ ventil verwendet wird, ergeben sich insofern Probleme, als der Kältemittelauslaßmechanismus des Kompressors kompliziert wird. Da ferner der Auslaßflansch des Kom­ pressors das Rückschlagventil aufnehmen muß, muß der Auslaßflansch so groß bemessen werden, daß es schwer ist, einen Kompressor mit einem derartigen Auslaßflansch im engen Motorraum eines Fahrzeugs zu montieren.

Bei dem bekannten Kompressor ergeben sich ferner Pro­ bleme, wenn dieser von der vollen Förderleistung auf eine verringerte Förderleistung umgeschaltet wird, da ein Teil des komprimierten Kältemittels mit hoher Tempe­ ratur und hohem Druck zeitweilig direkt von der Auslaß­ seite des Kompressors zur Ansaugseite desselben fließt, mit der Folge, daß der Wirkungsgrad der Kompressions­ arbeit verringert wird. Bei verringerter Förderleistung werden außerdem einige der Kompressionskammern, nämlich die Kompressionskammern des in axialer Richtung hinte­ ren Teils des Kompressors sowohl über die Ansaug­ öffnungen als auch über die Auslaßöffnungen der Ventil­ platte des Kompressors mit dem gasförmigen Kältemittel versorgt, während das Kältemittel aufgrund der Kompres­ sionswirkung der Kolben lediglich durch die Auslaß­ öffnung ausströmen kann. Dies hat zur Folge, daß es unmöglich ist, das gesamte Kältemittel aus den Kompres­ sionskammern an der hinteren Seite herauszutreiben, so daß sich für den Fahrzeugmotor beim Antreiben des Kom­ pressors eine übermäßige Belastung ergibt. Bei hoher Fahrgeschwindigkeit kann folglich ein Verlust an An­ triebsenergie des Fahrzeugmotors nicht vermieden werden.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgeführten Pro­ bleme des konventionellen Kompressors mit variabler Förderleistung und mit doppelt wirkenden, hin- und her­ beweglichen Kolben für die Kompression zu vermeiden. Insbesondere soll gemäß der Erfindung ein Kompressor mit variabler Förderleistung geschaffen werden, der verbesserte Einrichtungen zum Ändern der Kühlkapazität in Abhängigkeit von einer Änderung der erforderlichen Kühlleistung aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kompres­ sor gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Es ist ein besonderer Vorteil des mit variabler Förderleistung arbeitenden Kompressors gemäß der Erfindung, daß seine Förderleistung bzw. seine Kühlleistung mittels neuer Einrichtungen problemlos von der vollen Leistung auf eine verringerte Leistung und umgekehrt umgeschaltet werden kann, und zwar in Abhängigkeit von einer Ände­ rung der erforderlichen Kühlleistung für eine Klima­ anlage.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläu­ tert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevor­ zugte Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Kompressors mit variabler För­ derleistung für einen ersten Betriebs­ zustand mit schematisch dargestellten Betätigungseinrichtungen;

Fig. 2 eine der Darstellung gemäß Fig. 1 ent­ sprechende Darstellung für einen anderen Betriebszustand des Kompressors gemäß Fig. 1;

Fig. 3 und Fig. 4 Querschnitte durch den Kompressor gemäß Fig. 1 längs der Linie III-III bzw. IV-IV in dieser Figur;

Fig. 5 einen senkrechten Teil-Querschnitt durch den Kompressor gemäß Fig. 1 mit den Aus­ laßkanälen für das komprimierte gasför­ mige Kältemittel und mit einem Auslaß­ flansch des Kompressors gemäß Fig. 1;

Fig. 6 eine vergrößerte Detail-Darstellung des Kompressors gemäß Fig. 1;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen er­ findungsgemäßen Taumelscheibenkom­ pressor, und zwar für denselben Be­ triebszustand der für den Kompressor in Fig. 1 gezeigt ist und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen wei­ teren erfindungsgemäßen Taumelscheiben­ kompressor, und zwar wieder für den­ selben Betriebszustand wie er für den Kompressor gemäß Fig. 1 gezeigt ist.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 6 ein erstes Ausführungs­ beispiel eines doppelt-wirkenden Taumelscheibenkompres­ sors mit zehn Zylinderbohrungen - fünf auf jeder Seite. Der Kompressor besitzt zwei in axialer Richtung mit­ einander verbundene Zylinderblöcke 1 und 2, die gemein­ sam einen zusammengesetzten Zylinderblock bilden. Am vorderen und am hinteren Ende des zusammengesetzten Zylinderblocks 1, 2 sind die Zylinderbohrungen mittels Ventilplatten 3, 4 und zweier Gehäuseelemente 5, 6 ge­ schlossen. Die genannten Elemente 1 bis 6 sind mit Hilfe einer Anzahl von Schraubbolzen 7 miteinander verbunden. Im Verbindungsbereich zwischen dem vorderen und dem hinteren Zylinderblock 1 bzw. 2 ist eine Tau­ melscheibenkammer 8 ausgebildet, in der sich eine Taumelscheibe 10 befindet, die auf einer Antriebswelle 9 sitzt. Die Antriebswelle 9 greift in axialer Rich­ tung durch Wellenbohrungen 1 a und 2 a hindurch, die als Mittelbohrungen in den Zylinderblöcken 1 bzw. 2 ausgebildet sind. Die beiden Zylinderblöcke 1, 2 be­ sitzen Nabenteile 1 b, 2 b, in die reibungsarme Radial­ lager 9 a, 9 b zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle 9 eingepasst sind. Zwischen den Nabenteilen 1 b, 2 b und der Taumelscheibe 10 befindet sich ferner jeweils ein Drucklager 9 c bzw. 9 d. Jeder der Zylinderblöcke 1, 2 ist mit jeweils fünf Zylinderbohrungen 11 versehen, die als Kompressionskammern dienen, parallel zur An­ triebswelle 9 verlaufen und in Umfangsrichtung bezüg­ lich der Welle 9 fünf radiale Positionen einnehmen. Die fünf Zylinderbohrungen 11 des vorderen Zylinder­ blocks 1 fluchten dabei mit den fünf Zylinderbohrungen 11 des hinteren Zylinderblockes 2. Doppelt-wirkende Kolben 12 sind in die Zylinderbohrungen 11 einge­ passt und stehen über Kugellager 13 und Schuhe 14 mit der Taumelscheibe 10 in Eingriff. Aufgrund dieses Ein­ griffs hat eine Drehbewegung der Taumelscheibe 10 eine axiale Hin- und Herbewegung der Kolben 12 in den Zylin­ derbohrungen 11 zur Folge. In dem vorderen Gehäuse 5 ist eine ringförmige Auslaßkammer 15 vorgesehen, die sich im mittleren Teil des Gehäuses 5 befindet und die von einer ringförmigen, außen liegenden Ansaug­ kammer 16 umgeben ist. Im hinteren Gehäuse 6 ist im mittleren Teil desselben eine Ansaugkammer 17 vorge­ sehen, welche von einer ringförmigen, äußeren Auslaß­ kammer 18 umgeben ist. Die Ansaugkammer 17 im hinteren Gehäuse 6 hat die Form einer im wesentlichen runden Aussparung und besitzt eine zentrale zylindrische Druck­ kammer 46, auf die weiter hinten noch näher eingegangen wird. Die Ansaugkammer 16 im vorderen Gehäuse 5 ist mit der Taumelscheibenkammer 8 über Ansaugkanäle 19 ver­ bunden, welche gleichzeitig als Durchgangsöffnungen für die in axialer Richtung verlaufenden Schraubbolzen 7 dienen. Die Ansaugkammer 17 des hinteren Gehäuses 6 ist mit der Taumelscheibenkammer 8 ebenfalls über mehre­ re (fünf) Ansaugkanäle 20 verbunden, die so angeordnet sind, daß sie durch die Ventilplatte 4 und durch die Zwischenstücke zwischen jeweils zwei benachbarten Zy­ linderbohrungen 11 des hinteren Zylinderblocks 2 hin­ durchgehen. Die Taumelscheibenkammer 8 selbst steht in Verbindung mit einem Ansaugflansch 21 (Fig. 3), der an der äußeren Mantelfläche des Verbindungsbereichs der Zylinderblöcke 1, 2 vorgesehen ist. Auslaßkanäle 22, 23 (Fig. 5) sind in einer der fünf Positionen zwischen benachbarten Zylinderbohrungen 11 des zusammengesetzten Zylinderblocks 1, 2 ausgebildet. Der Auslaßkanal 22 reicht dabei von der in Kontakt mit der Ventilplatte 3 stehenden Stirnfläche des Zylinderblocks 1 bis zum Verbindungsbereich zwischen den Zylinderblöcken 1 und 2, während der Auslaßkanal 23 sich von der mit der Ven­ tilplatte 4 in Kontakt stehenden Stirnfläche des Zylin­ derblocks 2 bis zum Verbindungsbereich der Zylinder­ blöcke 1, 2 erstreckt. Die beiden Auslaßkanäle 22, 23 sind miteinander verbunden und stehen in Fluidverbin­ dung mit einem Auslaßflansch 28 an der Außenfläche des Verbindungsbereichs der Zylinderblöcke 1 und 2, und zwar über Verbindungskanäle 25 und 26. Die beiden Auslaßkanäle 22 und 23 stehen ferner in Fluidverbin­ dung mit den Auslaßkammern 15 bzw. 18, und zwar über Verbindungsbohrungen 27 bzw. 28, die in den Ventil­ platten 3 bzw. 4 vorgesehen sind. Es ist zu beachten, daß ein Teil der Auslaßkammer 15 an der Vorderseite nach außen erweitert ist, so daß er bequem mit dem Auslaßkanal 22 verbunden werden kann. Die vordere und die hintere Zylinderplatte 3 bzw. 4 sind mit Bohrungen versehen, die als Saugöffnungen 29 bzw. 30 dienen, um die Zylinderbohrungen 11 und die Ansaugkammern 16 bzw. 17 zu verbinden und mit Bohrungen bzw. Durchbrüchen, die als Auslaßöffnungen 31, 32 dienen, um die Zylinder­ bohrung 11 und die Auslaßkammern 15 bzw. 18 miteinan­ der zu verbinden. Die Saugöffnungen 29 und 30 sind mit verformbaren Ansaugventilen 33 bzw. 34 versehen, die an den Stirnflächen der Ventilplatten 3 bzw. 4 ange­ ordnet sind, die den Stirnflächen des vorderen bzw. des hinteren Zylinderblocks 1 bzw. 2 zugewandt sind. Ferner sind die Auslaßöffnungen 31 und 32 mit verform­ baren Auslaßventilen 35 bzw. 36 versehen, die an den Flächen der vorderen bzw. der hinteren Ventilplatte 3 bzw. 4 angeordnet sind, die dem vorderen bzw. dem hinteren Gehäuse 5 bzw. 6 zugewandt sind. Jedes der Ansaugventile an der hinteren Seite ist als flexibles Blattfederventil ausgebildet, wie dies in Fig. 4 ge­ zeigt ist, und in seinem Basisteil mit einer durch­ gehenden Bohrung 34 a versehen, die je einer der Aus­ laßöffnungen 32 in der hinteren Ventilplatte 4 gegen­ über liegt. Das Ausmaß der Verformung bzw. Auslenkung der Auslaßventile 35 und 36 wird durch Ventilanschläge 37 bzw. 38 begrenzt. Das vordere Auslaßventil 35 und der Ventilanschlag 37 sind dabei zwischen der vorde­ ren Ventilplatte 3 und dem vorderen Gehäuse 5 ange­ ordnet. Die hinteren Auslaßventile 36 und die zugehö­ rigen Ventilanschläge 38 sind an der hinteren Ventil­ platte 4 mittels Schraubbolzen 39 befestigt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

In der an der hinteren Seite - in Fig. 1 rechts - befindlichen Ansaugkammer 17 ist ein Regel- bzw. Steuer­ mechanismus - nachstehend als Kontrollmechanismus bezeichnet - vorgesehen, um die Förderleistung des Kompressors zu variieren. Der Kontrollmechanismus kann derart arbeiten, daß er die hinteren Ansaugventile 34 zwangsweise bewegt bzw. verformt, und zwar derart, daß sie aus einer ersten Position,in der die Ansaugventile 34 eine Kompression des gasförmigen, in die Zylinderbohrungen 11 des hin­ teren Zylinderblockes 2 gesaugten Kältemittels ermög­ lichen, in eine zweite Position bringen, in der die Kolben 12 wegen der hinteren Ansaugventile 34 nicht in der Lage sind, eine Kompression des gasförmigen Kältemittels durchzuführen, welches in die Kompressions­ kammern des hinteren Zylinderblockes 2 eingesaugt wurde. Wenn die hinteren Ansaugventile 34, die als Blattfeder­ ventile ausgebildet sind, durch Verformung in die ge­ nannte zweite Position gebracht werden, werden sie nämlich von den Saugöffnungen in der Ventilplatte 4 weg und in die Zylinderbohrungen 11 des hinteren Zylinderblockes 2 hineinbewegt. Die Ansaugöffnungen 30 werden somit nicht nur während des Saughubes der Kol­ ben 12, sondern auch während des Kompressionshubes der­ selben in der Offenstellung gehalten. Die nähere Be­ schreibung des vorstehend angesprochenen Kontroll­ mechanismus erfolgt nachstehend.

In dem hinteren Gehäuse 6 ist eine nach innen vor­ springende zylindrische Wand 6 a vorgesehen, welche die oben angesprochene zentrale Druckkammer 46 begrenzt, in der eine Rolle 40 als gleitverschieblich ausgebil­ dete Einheit angeordnet ist. Die Rolle 40 kann somit auf die hintere Ventilplatte 4 zu und von dieser weg bewegt werden. Eine Ventilpressplatte 41, die als Ven­ tilpresseinheit ausgebildet ist, ist am vorderen (lin­ ken) Ende der Rolle 40 mittels einer Schraube 42 be­ festigt. Die Ventilpressplatte 41 ist mit mehreren (fünf) radial verlaufenden Ventilpresszungen 41 a ver­ sehen, die einteilig mit der Platte 41 ausgebildet sind und vom Umfang der Ventilpressplatte 41 in Richtung auf die einzelnen Ansaugöffnungen 30 abstehen, so daß sie gegen die Ansaugventile 34 drücken und diese verfor­ men können. Die Ventilpressplatte besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise aus rostfreiem Stahlblech, so daß sie elastisch in Richtung auf die hintere Ventilplatte 4 zu und von dieser weg gebogen werden kann. Die Ventilpressplatte 41 hat also die Funktion, die Ansaugventile 34 mit Hilfe der Ventil­ presszungen 41 a in die in Fig. 2 gezeigte zweite Position zu bringen und kann ausgehend von dieser Posi­ tion elastisch in die Position zurückgebracht werden, in der sich die Ansaugventile 34 wieder in ihre erste Position bewegen, in der sie die hinteren Ansaugöff­ nungen 30 aufgrund der Bewegung der Kolben 12 in Rich­ tung auf deren oberen Totpunkt innerhalb der Zylinder­ bohrungen 11 des hinteren Zylinderblockes 2 schließen. Die Arbeitsweise der elastischen Ventilpressplatte 41 und ihrer Presszungen 41 a wird weiter hinten noch näher erläutert.

Ein Positionierstift 43 ist an dem hinteren Gehäuse 6 befestigt. Der Positionierstift 43 gestattet eine Vor­ wärts- und eine Rückwärtsbewegung der Spule 40 und der daran befestigten Platte 41, verhindert aber ein Ver­ drehen dieser Elemente.

Die hintere Ventilplatte 4 ist mit einer zentralen Bohrung 4 a versehen, welche die Wellenbohrung 2 a mit der Ansaugkammer 17 verbindet und das Eintreten des Kopfes der Schraube 42 ermöglicht, wenn sich die Rolle 40 in Richtung auf die hintere Ventilplatte 4 bewegt. Zwischen der Rolle 40 und einem Federsitz 44 angren­ zend an das hintere (rechte) Ende der Antriebswelle 9 ist eine Schraubenfeder 45 angeordnet. Die Schrauben­ feder 45 drückt ständig gegen die Rolle 40 und die Ventilpressplatte 41, um diese Elemente von der hin­ teren Ventilplatte 4 und den Ansaugventilen 34 wegzu­ drücken. Die Druckkammer 46 des hinteren Gehäuses 6 ist mit einer Öffnung 47 versehen, an der ein Druck zugeführt werden kann, welcher auf die hintere Stirn­ fläche der Rolle 40 einwirkt. Dieser Druck kann ent­ weder ein hoher Auslaßdruck oder ein niedriger Ansaug­ druck sein. Ob der hohe oder niedrige Druck an der Öffnung 47 anliegt, wird mit Hilfe einer Steuerein­ heit 52 entschieden. Die Öffnung 47 ist im mittleren Teil des hinteren Gehäuses 6 angeordnet und kann über eine Hochdruckleitung 49 mit einem ersten Magnetventil 48 mit dem Auslaßflansch 24 verbunden werden oder über eine Niederdruckleitung 51 mit einem zweiten Magnet­ ventil 50 mit dem Ansaugflansch 21. Die beiden Magnet­ ventile 48, 50 sind mit der Steuereinheit 52 verbunden, welche ihrerseits mit einem Temperatursensor verbunden ist (dieser ist in Fig. 1 bis 6 nicht gezeigt), der die Temperatur am Auslaß eines Verdampfers der Kühl­ anlage misst. Dabei versteht es sich, daß die Tempe­ ratur am Auslaß des Verdampfers sich in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung der Klimaanlage ändert. Ferner sollte beachtet werden, daß die Steuer­ einheit 52 eine Temperaturvergleichsschaltung (in Fig. 1 bis 6 nicht dargestellt) umfasst, welche die von dem vorstehend erwähnten Temperatursensor gemessene Tempe­ ratur mit einem oberen und einem unteren Temperatur­ grenzwert von beispielsweise 5°C und 10°C vergleicht. Wenn die Steuerschaltung 52 feststellt, daß die Tempe­ ratur am Auslaß des Verdampfers die untere Grenztempe­ ratur (5°C) erreicht hat, erzeugt die Einheit 52 ein Steuersignal zum Öffnen des zweiten Magnetventils 50 und zum Schließen des ersten Magnetventils 48, so daß die Förderleistung des Kompressors erhöht wird. Wenn die Steuereinheit 52 andererseits feststellt, daß die Temperatur am Auslaß des Verdampfers den oberen Tempe­ raturgrenzwert (10°C) erreicht hat, erzeugt sie ein anderes Steuersignal, durch welches das erste Magnet­ ventil 48 geöffnet und das zweite Magnetventil 50 ge­ schlossen wird, so daß die Förderleistung des Kompres­ sors verringert wird. Die Arbeitsweise des Taumelschei­ benkompressors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend näher erläutert.

Wenn die erforderliche Kühlleistung der Klimaanlage groß ist, erzeugt die Steuereinheit 52 ein Steuer- bzw. Befehlssignal, welches anzeigt, daß die Förderleistung des Kompressors erhöht werden sollte. Folglich wird das erste Magnetventil 48 geschlossen und das zweite Magnetventil 50 geöffnet. Hierdurch wird an die Druck­ kammer 46 über die Einlaßöffnung 47 der Ansaugdruck (niedriger Druck) von der Niederdruckleitung 51 an­ gelegt. Die Rolle 40 mit der Ventilpressplatte 41 wird daher durch die Druckkraft der Schraubenfeder 45 von den Ansaugventilen 34 weg bewegt. Fig. 1 zeigt die Rolle 40 und die Ventilpressplatte 41 in der Betriebs­ stellung, in der sie von den Ansaugventilen 34 weg bewegt sind. Die Ansaugventile werden folglich in ihrer ersten Position gehalten, in der sie die Ansaug­ öffnungen 30 der hinteren Ventilplatte 4 schließen. Die Kompression des gasförmigen Kältemittels erfolgt daher in sämtlichen Zylinderbohrungen 11 des vorderen und des hinteren Zylinderblockes 1, 2 durch die Hin­ und Herbewegung der Kolben 12. Der Kompressor arbeitet somit mit seiner vollen Förderleistung. Wenn der Kom­ pressor eine Zeitlang mit voller Förderleistung arbei­ tet, nimmt die erforderliche Kühlleistung der Klima­ anlage, insbesondere die erforderliche Kühlleistung für das Herunterkühlen einer Fahrzeugkabine, allmählich ab. Schließlich erzeugt die Steuereinheit 52 ein Steuer­ signal, welches anzeigt, daß die Förderleistung des Kompressors verringert werden sollte. Folglich wird das erste Magnetventil 48 geöffnet und das zweite Magnetventil 50 geschlossen. Aus diesem Grund wird der Druckkammer 46 über die Einlaßöffnung 47 von der Hoch­ druckleitung 49 der Auslaßdruck (hoher Druck) zuge­ führt. Die Rolle 40 mit der Ventilpressplatte 41 wird durch den hohen Auslaßdruck entgegen der Gesamtkraft der Schraubenfeder 45 und des Ansaugdruckes in der An­ saugkammer 17 in Richtung auf die Ansaugventile 34 bewegt. Die hinteren Ansaugventile 34 werden folglich durch die Ventilpresszungen 41 a erfasst und in die hinteren Enden der Zylinderbohrungen 11 gedrückt. Dies bedeutet, daß die Ansaugventile 34 von der hinteren Ven­ tilplatte 4 abgehoben werden, wie dies in Fig. 2 und 6 gezeigt ist. Folglich können die Ansaugventile 34 die Ansaugöffnungen 30 nicht mehr schließen, so daß in den Zylinderbohrungen 11 des hinteren Teils des Kompres­ sors keine Kompression des Kältemittels durch die Kol­ ben 12 erfolgen kann. Dies bedeutet, daß die verringerte Förderleistung dadurch erreicht wird, daß nur noch im vorderen Teil des Kompressors eine Kompression statt­ findet.

Wenn der Kompressor mit verringerter Förderleistung arbeitet, dann werden die Ansaugventile 34, wenn die Kolben 12 in den Zylinderbohrungen 11 im hinteren Kompressorteil ihren oberen Totpunkt erreichen, von den Kolben 12 gegen die hintere Ventilplatte 4 ge­ drückt (vgl. Fig. 6). Dabei werden die Ventilpress­ zungen 41 a unter elastischer Verformung der Ventil­ pressplatte 41 nach hinten ausgelenkt.

Wenn der Kompressor mit verringerter Förderleistung arbeitet und wenn dann die erforderliche Kühlleistung der Klimaanlage zunimmt, dann erzeugt die Steuerein­ heit 52 ein Steuersignal, welches anzeigt, daß die Förderleistung des Kompressors erhöht werden sollte. Hierdurch wird für den hinteren Zylinderblock, aus­ gehend von dem Zustand gemäß Fig. 2, wieder der Zu­ stand gemäß Fig. 1 herbeigeführt. Der Kompressor wird also von seiner reduzierten Förderleistung wieder auf die volle Förderleistung umgeschaltet.

Aus der vorstehenden Beschreibung des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels wird deutlich, daß bei dem erfindungs­ gemäßen Kompressor eine Umschaltung von der vollen Förderleistung auf eine reduzierte Förderleistung und umgekehrt erfolgt, und zwar in Abhängigkeit von einer Bewegung der beweglichen Einheit (Rolle 40) und der Ventilpressplatte 41 mit ihren Ventilpresszungen, die in Eingriff mit den Ansaugventilen 34 bringbar sind. Ferner wird deutlich, daß die Bewegung der be­ weglichen Einheit 40 und der Ventilpresseinheit 41 in Abhängigkeit von der Betätigung der beiden Magnet­ ventile 48 und 50, welche ihrerseits von der Steuer­ einheit 52 gesteuert werden.

Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines er­ findungsgemäßen Taumelscheibenkompressors. Dieser Kom­ pressor unterscheidet sich von demjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Betätigung der Rolle 40 mittels Betätigungseinrichtungen erfolgt, die von der Magnetventilanordnung des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels deutlich verschieden sind. Im übrigen sind entsprechende Elemente in Fig. 7 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 1 bis 6.

Im einzelnen besitzt die Rolle 40 bei dem Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 7 einen Verbindungskanal 40 a, der die hintere Ansaugkammer 17 mit der Druckkammer 46 des hinteren Gehäuses 6 verbindet. Als Betätigungseinheit zum Herbeiführen der axialen Bewegungen der Rolle 40 ist ein Elektromagnet 57 vorgesehen, der ein Gehäuse 58, eine Wicklung 59 im Inneren des Gehäuses 58 und einen in axialer Richtung beweglichen Eisenkern bzw. Anker 60 im Inneren der Wicklung 59 umfasst. Das Ge­ häuse 58 des Elektromagneten 57 ist an der äußeren Stirnfläche des hinteren Gehäuses 6 des Kompressors befestigt. Das innere Ende des Ankers 60 des Elektro­ magneten 57 durchgreift die Druckeinlaßöffnung 47 und ist fest mit dem hinteren Ende der Rolle 40 verbunden.

Der Elektromagnet 57 wird durch die Steuereinheit 52 gesteuert. Wenn die Steuereinheit 52 ein Steuersignal erzeugt, welches anzeigt, daß der Kompressor mit vol­ ler Leistung arbeiten sollte, wird der Erregerstrom für den Magneten 47 abgeschaltet. Die Rolle 40 mit der Ventilpressplatte 41 wird folglich zusammen mit dem Anker 60 durch die Schraubenfeder 45 nach hinten gedrückt, so daß die Ventilpresszungen 41 a der Ventil­ pressplatte 41 von den Ansaugventilen 34 abgehoben werden. Der Kompressor kann nunmehr mit voller Leistung arbeiten. Wenn andererseits dem Elektromagneten 57 ein Erregerstrom zugeführt wird (Einschalten des Magneten), und zwar in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuereinheit 52, welches anzeigt, daß der Kompressor mit verringerter Leistung arbeiten sollte, dann wird die Rolle 40 mit der Ventilpressplatte 41 von dem Anker 60 des Magneten 57 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 45 nach vorn gedrückt, bis die Ventilpresszungen 41 a die hinteren Ansaugventile 34 erfassen und diese ver­ formen. Der Kompressor arbeitet nunmehr folglich mit verringerter Förderleistung.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, daß die gesamte Anlage gegenüber dem ersten Ausführungs­ beispiel vereinfacht werden kann, da nur noch ein ein­ ziger Elektromagnet 57 für die Betätigung der Rolle bzw. der hinteren Auslaßventile 34 erforderlich ist.

Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Taumelscheibenkompressors gemäß der Erfindung, der sich von den Kompressoren gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß die Betätigungseinrichtungen für die Rolle 40 einen Schneckenantrieb umfassen. Im übrigen sind entsprechende Teile in Fig. 8 wieder mit denselben Bezugszeichen be­ zeichnet wie Fig. 1 bis 6.

Im einzelnen ist bei dem Kompressor gemäß Fig. 8 an der rückwärtigen Stirnfläche des hinteren Gehäuses 6 eine Montageplatte 63 zur starren Halterung eines An­ triebsmotors 64 befestigt, welcher durch Steuersignale der Steuereinheit 52 angesteuert wird. In der Montage­ platte 63 ist eine Welle 65 drehbar gelagert. Die Welle 65 trägt an ihrem äußeren (hinteren) Ende ein Schnecken­ rad 67, welches in Eingriff mit einer Schnecke 66 steht, die auf der Abtriebswelle des Antriebsmotors 64 sitzt. Am inneren Ende der Welle 65 ist ein Schraubenelement 68 angeordnet, welches in Eingriff mit einem Außenge­ winde 40 B am hinteren Ende der Rolle 40 steht. In der Stirnwand 6 a des Gehäuses 6 ist ein Verbindungskanal 6 b vorgesehen, welcher die hintere Ansaugkammer 17 mit der Druckkammer 46 verbindet. Beim dritten Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 8 entfallen die Schraubenfeder und der Federsitz des ersten und zweiten Ausführungsbei­ spiels. Die Rolle 40 wird allein durch den Schnecken­ antrieb betätigt, welcher die Rolle in Abhängigkeit von der Drehrichtung des umsteuerbaren Motors 64 nach innen oder außen bewegt. Die Rolle 40 mit der Ventil­ pressplatte 41 kann also auf die hinteren Ansaugven­ tile 34 zu und von diesen weg bewegt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Kompressor mit voller Förder­ leistung oder mit verringerter Förderleistung arbeiten zu lassen. Es ist zu beachten, daß beim dritten Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 8 das Weglassen der Schrauben­ feder und des Federsitzes zu einer Vereinfachung der Konstruktion des Kompressors gegenüber dem Kompressor gemäß den ersten beiden Ausführungsbeispielen beitragen können. Ferner ist zu beachten, daß durch die Verwen­ dung eines Schneckenantriebs die Möglichkeit besteht, die axiale Bewegung der Rolle 40 in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Antriebsmotors 64 sehr feinfühlig zu steuern. Daher ist es möglich, bei Verwendung von Ven­ tilpresszungen 41 a unterschiedlicher Länge den zeit­ lichen Ablauf der Betätigung der einzelnen hinteren Ansaugventile 34 vorzugeben und die Förderleistung des Kompressors in mehreren Schritten, d.h. in mehr als zwei Schritten, von einer verringerten Förderleistung auf eine erhöhte Förderleistung zu verändern. Beispiels­ weise kann der Kompressor gemäß Fig. 8 derart betätigt werden, daß er mit 50%, 60%, 70%, 80%, 90% und 100% seiner Förderleistung arbeitet.

Aus der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Aus­ führungsbeispiele der Erfindung wird deutlich, daß auf­ grund der Nutzung der Verformung der Ansaugventile zum "Umschalten" des Kompressors von der vollen Förderlei­ stung auf die verringerte Förderleistung und umgekehrt das bei den üblichen Taumelscheibenkompressoren auf­ tretende Problem einer direkten Rückführung des komprimierten Kältemittels aus dem Auslaßkanal in die Ansaugkammer vermieden werden kann. Da ferner auf das Rückschlagventil im Auslaßflansch verzichtet werden kann, welches bei dem konventionellen Kompressor vor­ gesehen sein muß, kann die interne Konstruktion des Kompressors im Vergleich zu dem üblichen Kompressor vereinfacht werden.

Obwohl vorstehend lediglich drei bevorzugte Ausführungs­ beispiele erläutert wurden, versteht es sich, daß dem Fachmann, ausgehend von diesen Ausführungsbeispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Er­ gänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grund­ gedanken der Erfindung verlassen müsste.

Beispielsweise können auch beim ersten und zweiten Aus­ führungsbeispiel die Längen der fünf Ventilpresszungen unterschiedlich gewählt werden, so daß das Umschalten des Kompressors von voller Förderleistung auf verringerte Förderleistung und umgekehrt schrittweise erfolgen kann. Ferner können die Ventilpresszungen 41 a so konstruiert werden, daß einige der fünf hinteren Ansaugventile durch die Ventilpresszungen in Abhängigkeit von der axialen Bewegung der Rolle verformt werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß der Kompressor entweder mit voller Förderleistung oder mit einer Teilförderleistung arbeitet, die sich von der verringerten Förderleistung gemäß den ersten beiden Ausführungsbeispielen unter­ scheidet. Ferner können die Einrichtungen zum Verändern der Förderleistung auch am vorderen Ende des Taumel­ scheibenkompressors angebracht werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße System zur Änderung der Förder­ leistung auch bei Kompressoren von Klimaanlagen einge­ setzt werden, die mit anderen Kolbenkonstruktionen ar­ beiten, wie z.B. diejenigen Kompressoren, bei denen anstelle einer rotierenden Taumelscheibe eine pendelnde Taumel- bzw. Wobbelscheibe vorgesehen ist oder bei Kompressoren, die mit einer Kurbelwelle arbeiten.

Claims (13)

1. Kompressor mit variabler Förderleistung, insbesondere für ein gasförmiges Kältemittel einer Kraftfahrzeug­ klimaanlage, mit einer Zylinderblockanordnung mit mehreren Kompressionskammern, in denen Kolben zu einer Hin- und Herbewegung antreibbar sind, mit einer Gehäuse­ anordnung, mit einer Ansaugkammer, aus der das gasför­ mige Kältemittel vor seiner Kompression in die Kompres­ sionskammern ansaugbar ist und mit einer Auslaßkammer, in die das komprimierte Kältemittel aus den Kompressions­ kammern ausgebbar ist, mit einer zwischen der Zylinder­ blockanordnung und der Gehäuseanordnung angeordneten Ventilplatte mit darin vorgesehenen Ansaugöffnungen zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Kompres­ sionskammern und der Ansaugkammer und mit Auslaßöff­ nungen zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Kompressionskammern und der Auslaßkammer, mit einem an der Zylinderblockanordnung befestigten Ansaugflansch, über den das gasförmige Kältemittel vor seiner Kompres­ sion aus einem Kühlkreislauf der Ansaugkammer zuführ­ bar ist, mit einem an der Zylinderblockanordnung be­ festigten Auslaßflansch, über den das komprimierte Käl­ temittel aus der Auslaßkammer dem Kühlkreislauf zuführ­ bar ist, mit dem Schließen der Auslaßöffnungen zwischen den Kompressionskammern und der Auslaßkammer dienenden Auslaßventileinrichtungen, welche durch das komprimier­ te gasförmige Kältemittel in ihre Offenstellung bring­ bar sind, wenn dieses aus den Kompressionskammern in die Auslaßkammer ausgegeben wird, und mit dem Schließen der Ansaugöffnungen zwischen den Kompressionskam­ mern und der Ansaugkammer dienenden Ansaugventilein­ richtungen, welche durch das Kältemittel in ihre Offen­ stellung bringbar sind, wenn dieses aus der Ansaugkam­ mer in die Kompressionskammern angesaugt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß in der An­ saugkammer bewegliche Stelleinrichtungen (40) vorge­ sehen sind, welche auf die Ansaugventileinrichtungen (34) zu und von diesen wegbewegbar sind, daß Ventil­ preßeinrichtungen (41) vorgesehen sind, welche mit den beweglichen Stelleinrichtungen (40) verbunden und gemeinsam mit diesen beweglich und zur zwangsweisen Verstellung mindestens eines Teils der Ansaugventil­ einrichtungen (34) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung geeignet sind, daß eine Steuerein­ heit (52) vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein Steuer­ signal erzeugbar ist, welches anzeigt, daß zur Änderung der Kühlleistung in dem Kühlkreislauf eine Änderung der Förderleistung des Kompressors erforderlich ist, und daß Betätigungseinrichtungen (48, 50; 57; 64 bis 68) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die beweglichen Stell­ einrichtungen (40) in Abhängigkeit von der Steuersig­ nalen der Steuereinheit (52) auf die Ansaugventilein­ richtungen (34) zu und von diesen wegbewegbar sind.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Federmittel (35) vorgesehen sind, durch die die beweglichen Stelleinrichtungen (40) ständig mit einer von den Ansaugventileinrichtungen (34) weg gerichteten Vorspannkraft beaufschlagbar sind, derart, daß die Stelleinrichtungen (40) zusammen mit den Ventilpresseinrichtungen (41) bei nicht betätigten Betätigungseinrichtungen (48; 50; 57) im Abstand von den Ansaugventileinrichtungen (34) fest­ legbar sind.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Stelleinrichtungen eine Rolle (40) umfassen, die in axialer Richtung gleitver­ schieblich in einer Druckkammer (46) montiert ist, welche durch innere Wandbereiche (6 a) definiert ist, die in das Innere der Gehäuseanordnung (6) vor­ springen, und daß die Ventilpresseinrichtungen eine Ventilpressplatte (41) umfassen, welche an dem in axialer Richtung inneren Ende der Rolle (40) be­ festigt ist, sowie mehrere Ventilpresszungen (41 a), die mit der Ventilpressplatte (41) verbunden sind, wobei jede der Ventilpresszungen (41 a) in axialer Richtung auf die Ansaugventileinrichtungen (34) vor­ steht, so daß diese bei einer Bewegung der Rolle (40) in Richtung auf die Ansaugventileinrichtungen (34) durch die Ventilpresszungen (41 a) erfassbar sind.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpresszungen (41 a) in axialer Richtung unterschiedliche Längen haben.

5. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpressplatte (41) und die Ventilpress­ zungen (41 a) einstückig aus elastischem Material hergestellt sind.

6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der zwangsweise in die Offenstellung verstellte Teil der Ansaugventilein­ richtungen (34) in Abhängigkeit von der Bewegung der Kolben (12) bei einem Kompressionshub derselben beim Erreichen des oberen Totpunkts der Kolbenbe­ wegung in die Schließstellung bringbar ist.

7. Kompressor nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zwangsweise in die Offenstellung verstellte Teil der Ansaugventileinrichtungen (34) aufgrund der Elastizität der Ventilpressplatte (41) und der Ventilpresszungen (41 a) durch die Kolben (12) in die Schließstellung bringbar ist.

8. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen ein erstes Magnet­ ventil (48) umfassen, mit dessen Hilfe der hohe Druck auf der Auslaßseite des Kompressors an die Rolle (40) anlegbar ist, um dieses in Richtung auf die Ansaugventileinrichtungen (34) zu verstellen, sowie ein zweites Magnetventil, mit dessen Hilfe der niedrige Druck auf der Ansaugseite des Kompres­ sors an die Rolle (40) anlegbar ist, derart, daß diese durch die Federmittel (35) von den Ansaug­ ventileinrichtungen (34) weg bewegbar ist und daß das erste und das zweite Magnetventil (48; 50) mit der Steuereinheit (52) verbunden und durch diese betätigbar sind.

9. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen einen Elektromagne­ ten (57) mit einer Erregerwicklung (59) umfassen, welcher durch Steuersignale der Steuereinheit (52) betätigbar ist und einen in axialer Richtung beweg­ lichen Anker (60) aufweist, dessen eines Ende mit der Rolle (40) verbunden ist.

10. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtungen ein Schraubenele­ ment (68) umfassen, welches über eine Schraubver­ bindung mit den beweglichen Stelleinrichtungen (40) in Eingriff steht, sowie einen mit dem Schrauben­ element (68) in Antriebsverbindung stehenden An­ triebsmotor (64), durch den das Schraubenelement (68) über einen Getriebemechanismus (65, 66, 67) zu einer Drehbewegung antreibbar ist, daß der Antriebs­ motor (64) mit der Steuereinheit (52) verbunden und durch die Steuersignale derselben steuerbar ist, und daß durch eine Drehbewegung des Schraubenele­ ments (68) eine axiale Bewegung der beweglichen Stelleinrichtungen (40) herbeiführbar ist.

11. Kompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Stelleinrichtungen eine Rolle (40) umfassen, die in axialer Richtung gleitver­ schieblich in einer Druckkammer (46) montiert ist, die durch einen nach innen vorspringenden Innenwand­ bereich (6 b) der Gehäuseanordnung definiert ist, und daß die Ventilpresseinrichtungen eine Ventil­ pressplatte (41) umfassen, die am axial inneren Ende der Rolle (40) befestigt ist, sowie mehrere Ventilpresszungen (41 a), die mit der Ventilpress­ platte (41) verbunden sind, wobei jede der Ventil­ presszungen (41 a) axial in Richtung auf die Ansaug­ ventileinrichtungen (34) vorsteht und bei einer Be­ wegung der Rolle (40) in Richtung auf die Ansaug­ ventileinrichtungen (34) mit diesen in Eingriff bringbar ist, und daß die einzelnen Ventilpress­ zungen (41 a) unterschiedliche axiale Längen haben.

12. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Taumelscheibenkompressor ausgebildet ist, daß die Gehäuseanordnung mindestens ein hin­ teres Gehäuse (6) am hinteren Ende der Zylinder­ blockanordnung (1, 2) umfasst, daß das hintere Ge­ häuse (6) in seinem mittleren Teil eine Ansaug­ kammer (17) in Form einer runden Aussparung auf­ weist und in seinem in Umfangsrichtung äußeren Teil eine Auslaßkammer (18) in Form einer ring­ förmigen Kammer, welche die Ansaugkammer (17) um­ gibt.

13. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Taumelscheibenkompressor ausgebildet ist, daß die Gehäuseanordnung ein vorderes Gehäuse (5) umfasst, welches an der vorderen Stirnseite der Zylinderblockanordnung (1, 2) angeordnet ist, sowie ein hinteres Gehäuse (6), welches an der hinteren Stirnseite der Zylinderblockanordnung (1, 2) ange­ ordnet ist, daß das vordere Gehäuse (5) in seinem mittleren Teil einen ersten Teil der Auslaßkammer in Form einer ringförmigen Kammer (15) und in sei­ nem in Umfangsrichtung äußeren Teil einen ersten Teil (16) der Ansaugkammer aufweist, daß das hin­ tere Gehäuse in seinem mittleren Teil einen zweiten Teil der Ansaugkammer in Form einer runden Ausspa­ rung (17) und in seinem in Umfangsrichtung äußeren Teil einen zweiten Teil der Auslaßkammer in Form einer ringförmigen, diese runde Ansaugkammer (17) umgebenden Kammer (18) aufweist, daß die beweglichen Stelleinrichtungen (40),die Ventilpresseinrichtungen (41) und Einrichtungen, die ein Zurückführen ausge­ lenkter Teile der Auslaßventileinrichtungen (34) in ihre Schließstellung ermöglichen, in dem zweiten Teil (17) der Ansaugkammer in dem hinteren Gehäuse (6) angeordnet sind, und daß die zu einer Hin- und Herbewegung antreibbaren Kolben (12) doppelt wirken­ de Kolben sind, so daß der Kompressor in Abhängig­ keit von einer Änderung der erforderlichen Kühl­ leistung in dem Kühlkreislauf mit der vollen Förder­ leistung oder einer verringerten Förderleistung betreibbar ist.