DE3804842C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Flügelzellenverdichter mit variabler Leistung, die zur Verwendung als Kühlmittelkompressoren von Klimageräten für Kraftfahrzeuge geeignet sind, und mehr im einzelnen auf Flügelzellenverdichter dieser Art, bei denen der Zeit­ punkt des Beginns der Kompression verändert wird, um dadurch die Leistung des Kompressors zu steuern, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein Flügelzellenverdichter mit variabler Leistung in üblicher Art wurde z.B. durch die japanische veröffentlichte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 62-1 29 593 und durch die DE-OS 36 23 825 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, die zum Verdichten eines Kühlmittels eines Klima­ gerätes für Kraftfahrzeuge geeignet ist.

Bei diesen bekannten Flügelzellenverdichtern ist das Vorspannteil durch beispielsweise eine Schraubenfeder gebildet, die einen spulenförmigen Körper hat, der um die einstückig von dem einen Seitenblock an der von dem Rotor abgewandten Endfläche vorste­ henden Nabe um diese herum befestigt ist, wobei eines ihrer Enden mit dem Steuerelement in Eingriff ist und das andere Ende mit der Nabe in Eingriff ist.

Bei dem bekannten Flügelzellenverdichter gemäß der japanischen Patentanmeldung 62-1 29 593 wird das Steuerelement innerhalb einer ringförmigen Aus­ sparung, die in dem Seitenblock gebildet ist, aufgenommen und bezüglich seiner äußeren Umfangsfläche positioniert, derart, daß ein Abschnitt der äußeren Umfangsfläche in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der ringförmigen Aussparung des Seitenblocks durch die Schraubenfeder gehalten wird. Bei einer solchen Anordnung ist der Abstand zwischen der Durchmessermitte oder Achse des Steuerele­ ments und einem Punkt, wo die äußere Umfangsfläche des Steuer­ elements in Berührung mit der inneren Umfangsfläche der ring­ förmigen Aussparung ist, so groß, daß bewirkt wird, daß das auf das Steuerelement einwirkende Reibungsmoment groß ist, was zu einer Hysterese in der Verschwenkung des Steuer­ elements führt, wodurch die genaue Steuerung des Steuerele­ ments und somit der Leistung des Verdichters schwierig wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flügelzellenverdichter mit variabler Förderleistung zu schaffen, bei dem das Reibungsmoment, das durch den Kontakt des Steuerelements mit einem diesem be­ nachbarten Bauteil verursacht wird und das auf das Steuerelement einwirkt, verringert ist, um die Hysterese in der Verschwenkung des Steuerelements zu verringern, und dadurch die Steuerbarkeit der Leistung des Verdichters zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Steuerelement 24 einen an der inneren Um­ fangsfläche der zentralen Bohrung gebildeten ringförmigen Vorsprung 24c aufweist, der in Berührung mit der rotierenden Welle 11 gehalten ist, und zwar durch die Schraubenfeder 32.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung anhand der Zeichnung. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt, der ein Steuerelement und die an seinem Umfang angeordneten Teile eines Flügelzellenverdichters mit variabler Leistung zeigt;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter mit variabler Leistung gemäß einer ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 einen Querschnitt entsprechend der Linie V-V in Fig. 2;

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die wesentliche Teile des Flügelzellenverdichters der Fig. 2 zeigt;

Fig. 7 einen vergrößerten Längsschnitt einer Steuerventil­ vorrichtung in einer Stellung, die sie einnimmt, wenn der Flügelzellenverdichter der Fig. 2 sich im Betrieb mit voller Leistung befindet;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, bei der die Steuer­ ventilvorrichtung sich in einer Stellung befindet, die sie einnimmt, wenn der Flügelzellenverdichter der Fig. 2 mit verringerter Leistung arbeitet;

Fig. 9 einen teilweisen Längsschnitt, der einen wesentli­ chen Teil des Flügelzellenverdichters der Fig. 2 zeigt;

Fig. 10 eine Ansicht ähnlich der Fig. 9, die eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 eine Ansicht ähnlich der Fig. 9, die eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 12 eine Ansicht ähnlich der Fig. 9, die eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bei dem bekannten Flügelzellenverdichter, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, wird das Steuerelement A innerhalb einer ringförmigen Aus­ sparung B1, die in dem Seitenblock B gebildet ist, aufgenommen und bezüglich seiner äußeren Umfangsfläche positioniert, derart, daß ein Abschnitt der äußeren Umfangsfläche in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der ringförmigen Aussparung B1 des Seitenblocks B durch die Schraubenfeder C gehalten wird. Bei einer solchen Anordnung ist der Abstand zwischen der Durchmessermitte oder Achse des Steuerele­ ments A und einem Punkt, wo die äußere Umfangsfläche des Steuer­ elements A in Berührung mit der inneren Umfangsfläche der ring­ förmigen Aussparung B1 ist, so groß, daß bewirkt wird, daß das auf das Steuerelement A einwirkende Reibungsmoment groß ist, was zu einer Hysterese in der Verschwenkung des Steuer­ elements A führt, wodurch die genaue Steuerung des Steuerele­ ments A und somit der Leistung des Verdichters schwierig wird.

Fig. 2-9 zeigen einen Flügelzellenverdichter mit variabler Leistung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt einen Flügelzellenverdichter gemäß der Erfindung, bei dem ein Gehäuse 1 eine zylindrische Hülse 2 mit offenen Enden und einen hinteren Abschluß 3 aufweist, der an der Hülse 2 mittels nicht gezeigter Schrauben in einer Weise befestigt ist, daß er das offene Ende der Hülse 2 abschließt, eine Auslaßöffnung 4, durch die ein Kühlmittelgas als thermisch wirksames Medium abfließen soll, ist in einer oberen Wand der Hülse 2 an deren vorderem Ende gebildet, und eine Saugöffnung 5, über die das Kältemittelgas in den Verdichter angesaugt werden soll, ist in einem oberen Teil des hinteren Abschlusses 3 gebildet. Die Auslaßöffnung 4 und die Saugöffnung 5 stehen mit einer Auslaßdruckkammer 19 bzw. einer Saugkammer 17 in Verbindung, auf die unten eingegangen wird.

Ein Pumpenkörper 6 ist innerhalb des Gehäuses 1 untergebracht. Der Pumpenkörper 6 ist hauptsächlich aus einem Zylinder gebil­ det, der durch einen Kurvenring 7 und durch einen vorderen Seitenblock 8 und einen hinteren Seitenblock 9 gebildet wird, die die offenen einander abgewandten Enden des Kurvenrings 7 ab­ schließen. Ein zylindrischer Rotor 10 ist innerhalb des Kurven­ rings 7 drehbar aufgenommen, und eine Antriebswelle 11 ist mit einer nicht gezeigten Kraftmaschine eines Fahrzeugs oder der­ gleichen verbunden, mit der der Rotor 10 verbunden ist. Die Antriebswelle 11 ist durch ein Paar von Radiallagern 12a, 12a drehbar gelagert, die in den Seitenblöcken 8 bzw. 9 vorgesehen sind, und ein Axiallager 12b ist an dem hinteren Seitenblock 9 vorgesehen.

Der Kurvenring 7 hat eine innere Umfangsfläche mit einem ellip­ tischen Querschnitt wie in Fig. 3 gezeigt ist, und arbeitet mit dem Rotor 10 zusammen, um dazwischen ein Paar von Zwischen­ räumen 13 und 13 an diametral gegenüberliegenden Stellen zu bilden.

Die äußere Umfangsfläche des Rotors 10 ist mit einer Mehrzahl von Axialflügelschlitzen 14 (fünf bei der dargestellten Ausfüh­ rungsform) in in Umfangsrichtung gleichen Abständen ausgebildet, und in jeden von diesen ist ein Flügel 15 ₁ bis 15₅ radial glei­ tend eingepaßt.

Kältemitteleinlaßöffnungen 16 und 16 sind in dem hinteren Sei­ tenblock 9 an diametral gegenüberliegenden Stellen gebildet, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Diese Kältemitteleinlaßöff­ nungen 16, 16 sind an solchen Stellen angeordnet, daß sie ge­ schlossen werden, wenn die entsprechenden Kompressionskammern 13, die durch die einander benachbarten Flügel 15 ₁ bis 15 ₅ de­ finiert werden, das maximale Volumen annehmen. Diese Kältemit­ teleinlaßöffnungen 16, 16 erstrecken sich axial durch den hin­ teren Seitenblock 9 und durch diese sind eine Saugkammer (Nie­ derdruckkammer) 17, die in dem hinteren Abschluß 3 durch den hinteren Seitenblock 9 begrenzt wird, und die Kompressions­ kammern 13 beim Saughub miteinander in Verbindung.

Eine Mehrzahl von z.B. fünf Kältemittelauslaßöffnungen 18 sind durch einander gegenüberliegende Seitenwände des Kurvenrings 7 hindurchgehend gebildet, durch welche die Kompressionskammern 13 bei dem Kompressionshub mit der Auslaßdruckkammer (Hochdruck­ kammer) 19, die innerhalb der Hülse 2 definiert ist, in Ver­ bindung sind, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Diese Kältemittel­ auslaßöffnungen 18 sind mit entsprechenden Auslaßventilen 20 und Ventilhaltern 21 versehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Der hintere Seitenblock 9 hat eine dem Rotor 10 zugewandte Endfläche, in der eine ringförmige Aussparung 22 gebildet ist, wie in Fig. 4 und 6 gezeigt ist. Ein Paar von zweiten Einlaß­ öffnungen 23 und 23 in Form von gebogenen Öffnungen sind in den hinteren Seitenblock 9 an diametral einander gegenüberliegenden Stellen gebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung konti­ nuierlich mit der ringförmigen Aussparung 22 entlang deren äußerem Umfang, und durch diese steht die Saugkammer 17 mit den Kompressionskammern 13 beim Saughub in Verbindung. Ein ringförmiges Steuerelement 24 ist in der ringförmigen Aussparung 22 in einander entgegengesetzten Umfangsrichtungen drehbar aufgenommen, um den Öffnungswinkel der zweiten Einlaßöffnungen 23, 23 zu steuern. Der äußere Umfangsrand des Steuerelements 24 ist mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden gebogenen Ausschnitten 25 und 25 ausgebildet, und seine eine Seitenfläche ist einstückig mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Trennplatten 26 und 26 ausgebildet, die axial von dieser vorstehen und als Druckaufnahmeelemente wirken. Diese Trennplatten 26, 26 sind in Ringräumen 27 und 27, die in dem hinteren Seitenblock 9 in Fortsetzung der ringförmigen Aussparung 22 und sich in Umfangsrichtung teilweise mit den entsprechenden Einlaßöffnungen 23, 23 überlappend gebildet sind, gleitend aufgenommen. Das Innere jedes Ringraums 27, 27 wird in eine erste und zweite Druckkammer 27 ₁ und 27 ₂ durch die zugeordnete Trennplatte 26 unterteilt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die erste Druckkammer 27 ₁ steht mit der Saugkammer 17 durch die entsprechende Einlaßöffnung 16 und die entsprechen­ de zweite Einlaßöffnung in Verbindung, und die zweite Druck­ kammer 27 ₂ steht mit der Auslaßdruckkammer 19 und der Saugkammer 17 durch einen Niederdruckdurchlaß 28 und einen Hochdruckdurch­ laß 29, die in dem hinteren Seitenblock 9 gebildet sind, in Verbindung. Die zwei Kammern 27 ₂, 27 ₂ sind mittels eines Verbin­ dungsdurchlasses 30 in Verbindung, wie in Fig. 2 und 5 gezeigt ist. Der Verbindungsdurchlaß 30 weist ein Paar von Verbindungs­ kanälen 30a, 30a, die in einer Nabe 9a gebildet sind, der von einem mittleren Teil des hinteren Seitenblocks 9 an dessen dem Rotor 10 abgewandter Seite vorsteht, und einen ringförmigen Raum 30b auf, der zwischen einer vorstehenden Endfläche der Nabe 9a und der inneren Endfläche des hinteren Abschlusses 3 begrenzt wird. Die Verbindungsdurchlässe 30a, 30a sind sym­ metrisch bezüglich der Mitte der Nabe 9a angeordnet. Entsprechende Enden der Verbindungsdurchlässe 30a, 30a sind mit den zugeordneten zweiten Druckkammer 27 ₂, 27 ₂ in Verbindung, und die anderen entsprechenden Enden sind mit dem ringförmigen Raum 30b in Verbindung. Der Niederdruckverbindungsdurchlaß 28 und der Hochdruckverbindungsdurchlaß 29 sind im hinteren Seiten­ block 9 gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Ein Dichtungsteil 31 von spezieller Konfiguration ist an dem Steuer­ element 24 montiert und längs einer Endfläche seines mittleren Teils und längs radial entgegengesetzter Endflächen jedes druck­ aufnehmenden Vorsprungs 26 angeordnet, um eine luftdichte Ab­ dichtung zwischen der ersten und zweiten Druckkammer 27 ₁ und 27 ₂, wie in Fig. 5 gezeigt, sowie zwischen der inneren und äußeren Umfangsfläche des Steuerelements 24 und dem Umfangsflä­ chen der ringförmigen Aussparung 22 des hinteren Seitenblocks 9 zu schaffen, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Das Steuerelement 24 wird durch eine Schraubenfeder 32, die lose um den zentralen Vorsprung 9a des hinteren Seitenblocks 9 angeordnet ist und die sich axial in Richtung auf die Saugkammer 17 erstreckt, elastisch in eine solche Umfangsrichtung gezwungen, daß der Öffnungswinkel der zweiten Einlaßöffnungen 23 zunimmt, das heißt, im Uhrzeigersinn in der Darstellung der Fig. 4, wobei die Windungen 32a der Schraubenfeder 32 axial vonein­ ander im Abstand angeordnet sind.

Ein Ende 32b der Schraubenfeder 32 ist in Eingriff mit einem in einer Endfläche des Steuerelements 24 gebildeten Eingriffs­ loch 24a, und das andere Ende 32c der Schraubenfeder ist in eine radiale Halteaussparung 9b, durch diese hindurchgehend eingesetzt, die in der vorstehenden Endfläche der Nabe 9a gebil­ det ist, und in eine axiale Aussparung 9c eingesetzt, die die Aussparung 9b an deren innerem Ende fortsetzt, derart, daß das andere Ende 32c zwischen der inneren Wandfläche des hinteren Abschlusses 3 und der gegenüberstehenden Fläche der Nabe 9a eingeklemmt ist. Bei dieser Anordnung ist die Schraubenfeder 32 an ihren Enden 32b und 32c sicher festgehalten, so daß keine Möglichkeit besteht, daß die Lage der Schraubenfeder 32 geändert wird, und somit verhindert wird, daß die Windungen 32a mit der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a in Kontakt gebracht werden.

Zwischen den Niederdruck- und Hochdruckverbindungsdurchlässen 28, 29 ist eine Steuerventilvorrichtung 33 angeordnet, um diese wahlweise zu schließen und zu öffnen. Die Steuerventilvorrich­ tung 33 ist in Reaktion auf den Druck innerhalb der Saugkammer oder Niederdruckkammer 17 betätigbar, und sie weist einen Balg 34, einen spulenartigen Ventilkörper 35, und eine Schraubenfeder 36 auf, die den spulenartigen Ventilkörper 35 in seine Schließ­ richtung beaufschlagt. Der Balg 34 ist innerhalb der Saugkammer 17 angeordnet, wobei sich seine Achse bei seiner Expansion und Kontraktion parallel zu der Antriebswelle 11 erstreckt. Wenn der Saugdruck innerhalb der Saugkammer 17 oberhalb eines vorbestimmten Werts ist, befindet sich der Balg 34 in einem zusammengezo­ genen Zustand, während dann, wenn der Saugdruck unterhalb des vorbestimmten Werts ist, der Balg 34 sich in einem ausgedehnten Zustand befindet. Der spulenförmige Ventilkörper 35 ist gleitend in einer Ventilbohrung 37 eingepaßt, die in dem hinteren Seiten­ block 9 gebildet ist und sich quer über den Niederdruckverbin­ dungsdurchlaß 28 und den Hochdruckverbindungsdurchlaß 29 er­ streckt. Der spulenartige Ventilkörper 35 hat eine ringförmige Nut 38, die an seiner äußeren Umfangsfläche näher an dem dem Balg 34 abgewandten Ende gebildet ist, und er hat einen verdünn­ ten Endteil 39 mit einem kleinen Durchmesser, der im wesent­ lichen gleich dem Innendurchmesser der ringförmigen Nut 38 ist, an einer Stelle näher bei dem Balg 34. Der spulenartige Ventilkörper 35 hat auch einen axialen inneren Durchlaß 40, der längs seiner Achse in ihm gebildet ist. Die Schraubenfeder 36 ist zwischen einer Sitzfläche 35a, die in einer Endfläche des spulenförmigen Ventilkörpers 35, die dem Balg 34 abgewandt ist, gebildet ist, und einer gegenüberliegenden Endfläche der Ventilbohrung 37 eingeschaltet. Die andere Endfläche des spulen­ förmigen Ventilkörpers 35 ist in Kontakt mit einer gegenüber­ liegenden Endfläche des Balgs 34. Wenn der Druck innerhalb der Saugkammer 17 oberhalb des vorbestimmten Wertes ist und der Balg 34 zusammengezogen ist, fluchtet die ringförmige Nut 38 des spulenförmigen Ventilkörpers 35 mit dem Hochdruckverbin­ dungsdurchlaß 29, um den Durchlaß 29 zu öffnen, und zur selben Zeit ist der Niederdruckverbindungsdurchlaß 28 durch die Um­ fangswand des spulenförmigen Ventilkörpers 35 blockiert. Wenn der Druck innerhalb der Saugkammer 17 kleiner ist als der vor­ bestimmte Wert und der Balg 34 expandiert ist, ist der Hoch­ druckverbindungsdurchlaß 29 durch die Umfangswand des spulen­ förmigen Ventilkörpers 35 gesperrt und zur selben Zeit fluchtet der Niederdruckverbindungsdurchlaß 28 mit dem dünneren Teil 39 des spulenförmigen Ventilkörpers 35, um den Niederdruckverbin­ dungsdurchlaß 28 zu öffnen. Der Druck innerhalb der Saugkammer 17 wirkt auf die Endfläche des spulenförmigen Ventilkörpers 35 in der Nähe der Schraubenfeder 36 über den Durchlaß 40 und auch auf die andere Endfläche des spulenförmigen Ventilkörpers 35. Daher ist der spulenförmige Ventilkörper 35 lediglich der Gleitreibung während seiner Verlagerung ausgesetzt, wodurch er eine sehr kleine Hysterese zwischen der Zeit der Bewegung in der einen Richtung und derjenigen in der anderen Richtung er­ leidet. Weiterhin sind der spulenförmige Ventilkörper 35 und der Balg 34 miteinander derart in Berührung, daß sie sich voneinander lösen können, wodurch keine Gefahr besteht, daß sie wegen Vibrationen oder dergleichen brechen.

Fig. 9 zeigt einen wesentlichen Teil des Flügelzellenverdichters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Vorsprung 24a ist am Fuß einer der druckaufnehmenden Platten 26 des Steuerelements 24 von einer in radialer Richtung inneren Endfläche des Fußes aus radial nach innen vorspringend gebildet. Das Steuerelement 24 ist innerhalb der ringförmigen Aussparung 22 des hinteren Seitenblocks 9 so aufgenommen, daß der Vorsprung 24a in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a des hinteren Seitenblocks 9 an dessen Ende, das dem Rotor 10 benachbart ist, durch die Vorspannkraft der Schrau­ benfeder 32 gehalten wird. Bei dieser Anordnung wird das Steuerelement 24 in radialer Richtung an seinem Platz gehalten, und zwar wegen des Kontakts des Vorsprungs 24a mit der Nabe 9a des hinteren Seitenblocks 9. Wenn das Steuerelement 24 so innerhalb der ringförmigen Aussparung 22 aufgenommen ist, ist ein Freiraum oder Abstand X₁ von 15 bis 50 Mikrometer zwischen der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a und der inneren Umfangs­ fläche des Steuerelements 24 vorhanden, und ein Abstand X₂ von 60 bis 120 Mikrometer ist zwischen der inneren Umfangsfläche des hinteren Seitenblocks 9 und der äußeren Umfangsfläche des Steuerelements 24 vorhanden. Somit ist das Steuerelement 24 innerhalb der ringförmigen Aussparung 22 des hinteren Seiten­ blocks 9 in radialer Richtung mit Bezug auf einen radial inneren Teil des Elements 24 positioniert. Es ist auch ein Abstand zwischen einer zentralen Bohrung 24b, die in axialer Richtung durch das Steuerelement 24 hindurchgeht, und der Antriebswelle 11 vorgesehen.

Als Alternative zu der dargestellten Anordnung mag der Vorsprung 24a an einem vom Fuß der druckaufnehmenden Platte 26 verschiedenen radial inneren Teil einer Endfläche des Steuer­ elements 24 unmittelbar am hinteren Seitenblock 9 vorgesehen sein.

Übrigens ist das Dichtungsteil 31 in Fig. 9 fortgelassen, das die Lücke zwischen der inneren Wandfläche der ringförmigen Aussparung 22 des hinteren Seitenblocks 9 und der äußeren Fläche des Steuerelements 24 luftdicht abdichtet, wie oben beschrieben.

Es wird nun die Arbeitsweise des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Flügelzellenverdichters erläutert.

Während die Antriebswelle 11 durch eine Antriebsmaschine wie einen Kraftwagenmotor angetrieben wird, um eine Drehung des Rotors 10 in der Darstellung der Fig. 3 im Uhrzeigersinn zu bewirken, dreht sich der Rotor 10 so, daß die Flügel 15 ₁ bis 15 ₅ nacheinander sich radial nach außen bezüglich der zugeord­ neten Schlitze 14 in Folge der Zentrifugalkraft und eines auf die Flügel 15 wirkenden Gegendrucks bewegen und gemeinsam mit dem drehenden Rotor 10 umlaufen, wobei ihre äußeren Enden in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche des Kurvenrings 7 sind. Während des Saughubes nimmt jede Kompressionskammer 13, die durch einander benachbarte Flügel 15 begrenzt ist, in ihrem Volumen zu, so daß Kältemittelgas als thermisches Medium durch die Kältemitteleinlaßöffnung 16 in die Kompressionskammer 13 gezogen wird. Während des folgenden Kompressionshubs nimmt die Kompressionshammer 13 im Volumen ab, um zu bewirken, daß das angesaugte Kältemittelgas komprimiert wird. Während des auf den Kompressionshub folgenden Auslaßhubs zwingt der hohe Druck des komprimierten Gases das Auslaßventil 20 in die offene Stel­ lung, um das komprimierte Kältemittelgas durch die Kältemittel­ auslaßöffnung 18 in die Auslaßdruckkammer 19 ausströmen zu lassen und dann durch die Auslaßöffnung 4 in einen Wärmetau­ scherkreis eines zugeordneten Klimatisierungssystems, das nicht gezeigt ist, ausströmen zu lassen.

Während der oben beschriebenen Arbeit des Verdichters wird niedriger Druck oder Saugdruck innerhalb der Saugkammer 17 in die erste Druckkammer 27 ₁ jedes Zwischenraums 27 durch die Kältemitteleinlaßöffnung 16 geleitet, während hoher Druck oder Auslaßdruck innerhalb der Auslaßdruckkammer 19 in die zweite Druckkammer 27 ₂ jedes Zwischenraums 27 durch den Hochdruckver­ bindungsdurchlaß 29 oder durch sowohl den Hochdruckverbindungs­ durchlaß 29 als auch den Verbindungsdurchlaß 30 geleitet wird. Das Steuerelement 24 wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Summe des Drucks innerhalb der ersten Druckkammer 27 ₁ und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 32 (die auf das Steuerelement 24 in einer derartigen Richtung wirkt, daß der Öffnungswinkel jeder zweiten Einlaßöffnung 23 vergrößert wird, das heißt im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 4) und des Drucks inner­ halb der zweiten Druckkammer 27 ₂ (der auf das Steuerelement 24 in einer derartigen Richtung wirkt, in der oben genannte Öff­ nungswinkel verringert wird, das heißt, im Uhrzeigersinn in der Darstellung der Fig. 4) in Umfangsrichtung verlagert, um den Öffnungswinkel jeder zweiten Einlaßöffnung 23 und dement­ sprechend den Zeitpunkt des Beginns des Kompressionshubs und daher die Fördermenge zu variieren.

Wenn beispielsweise der Verdichter mit niedriger Geschwindigkeit arbeitet, ist der Druck des Kältemittelgases oder der Saugdruck innerhalb der Saugkammer 17 so hoch, daß der Balg 34 der Steuer­ ventilvorrichtung 33 zusammengezogen ist, um den spulenförmigen Ventilkörper 35 so vorzuspannen, daß er den Hochdruckverbin­ dungsdurchlaß 29 öffnet und gleichzeitig den Niederdruckverbin­ dungsdurchlaß 28 sperrt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Daher wird der Druck innerhalb der Auslaßkammer 19 in die zweite Druckkam­ mer 27 ₂ eingeleitet. Folglich überwindet der Druck innerhalb der zweiten Druckkammer 27 ₂ die Summe des Drucks innerhalb der ersten Druckkammer 27 ₁ und der Vorspannkraft der Schraubenfeder 32, so daß das Steuerelement 24 in Umfangsrichtung in eine extreme Stellung im Uhrzeigersinn in der Darstellung der Fig. 4 verlagert wird, wodurch die zweiten Einlaßöffnungen 23, 23 durch das Steuerelement 24 vollständig geschlossen werden, wie durch die jeweils zwei Punkte aufweisenden strichpunktierten Linien in Fig. 4 gezeigt ist (der Öffnungswinkel ist Null). Folglich wird das gesamte durch die Kältemitteleinlaßöffnung 16 in die Kompressionskammer 13a beim Saughub angesaugte Kälte­ mittelgas komprimiert und ausgegeben, was zu der maximalen Fördermenge führt (Arbeit mit voller Kapazität).

Andererseits ist dann, wenn der Verdichter mit hoher Geschwin­ digkeit arbeitet, der Saugdruck innerhalb der Saugkammer 17 so niedrig, daß der Balg 34 des Steuerventils 33 expandiert ist, um den spulenförmigen Ventilkörper 35 zwangsweise gegen die Zwangskraft der Feder 36 vorzuspannen, um den Niederdruckver­ bindungsdurchlaß 28 zu öffnen und gleichzeitig den Hochdruck­ verbindungsdurchlaß 29 zu sperren, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Demgemäß wird kein Druck innerhalb der Auslaßdruckkammer 19 in die zweite Druckkammer 27 ₂ eingeleitet, und zur selben Zeit wird der Druck innerhalb der zweiten Druckkammer 27 ₂ durch den Niederdruckverbindungsdurchlaß 28 in die Saugkammer 17 abgelas­ sen, in der niedriger oder Saugdruck vorherrscht, um einen sofortigen Abfall des Drucks innerhalb der zweiten Druckkammer 27 ₂ zu verursachen. Als Ergebnis wird das Steuerelement 24 sofort verschwenkt oder in Umfangsrichtung im Gegenuhrzeigersinn in der Darstellung der Fig. 4 verlagert. Wenn die Ausschnitte 25, 25 des Steuerelements 24 so mit den entsprechenden Einlaß­ öffnungen 23, 23 fluchten, um diese letzteren zu öffnen, wie durch die durchgehenden Linien in Fig. 4 angezeigt ist, wird Kältemittelgas in der Saugkammer 17 in die Kompressionskammern 13a nicht nur durch die Kältemitteleinlaßöffnungen 16, 16 gesaugt, sondern auch durch die zweiten Einlaßöffnungen 23, 23. Daher wird der Zeitpunkt des Beginns des Kompressionshubs um einen Betrag verzögert, der dem Öffnungsgrad der zweiten Einlaßöffnungen 23, 23 entspricht, so daß die Kompressionshub­ periode verkleinert wird, was zu einer verringerten Menge des­ jenigen Kältemittelgases führt, das komprimiert wird, und daher zu einer verringerten Fördermenge (Arbeit mit teilweise oder verringerter Kapazität).

Da, wie oben beschrieben, das Steuerelement 24 innerhalb der ringförmigen Aussparung 22 des hinteren Seitenblocks 9 aufge­ nommen ist und an seinem Platz durch die Kraft der Schrauben­ feder 32 derart gehalten ist, daß der Vorsprung 24a des Steuer­ elements 24 in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a des hinteren Seitenblocks 9 gehalten ist, d.h., daß das Steuerelement 24 bezüglich seines radial nach innen gerichteten Teils in radialer Richtung an seinem Platz positioniert ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist der radiale Abstand zwischen der Durchmessermitte oder Achse des Steuerelements 24 und einem Punkt, wo der Vorsprung 24a des Steuerelements 24 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der ringförmigen Ausspa­ rung 22 des hinteren Seitenblocks 9 ist und dadurch eine Rei­ bungskraft bewirkt, kurz und daher ist das durch den Kontakt des Steuerelements 24 mit dem hinteren Seitenblock 9 verursachte Reibungsmoment, das auf das Steuerelement 24 einwirkt, klein, wodurch die Hysterese zwischen der winkeligen Verlagerung oder Verschwenkung des Steuerelements 24 in der einen Umfangsrichtung und jener in der entgegengesetzten Richtung verringert wird, wodurch die Steuerbarkeit der Leistung des Verdichters verbessert wird.

Weil weiterhin bei dem oben beschriebenen Flügelzellenverdichter die Schraubenfeder 32 an ihren beiden Enden 32b, 32c sicher an ihrem Platz gehalten ist, wird die Feder 32 daran gehindert, aus ihrer richtigen Position heraus bewegt zu werden, wobei ihre Windungen 32a in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a des hinteren Seitenblocks 9 gebracht werden würden. Weiterhin verringert das sichere Halten der Schraubenfeder 32 auch die Hysterese zwischen der Verschwenkung des Steuerelements 24 in der einen Umfangsrichtung und jener in der entgegengesetzten Richtung, die durch Berührung der Windungen 32a miteinander verursacht wird.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezug­ nahme auf Fig. 10 beschrieben. Fig. 10 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 9, wobei die obere Hälfte des hinteren Seitenblocks 9, des Steuerelements 24 usw. fortgelassen ist.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Aus­ führungsform lediglich darin, daß eine Buchse 50, die beispiels­ weise aus Messing gebildet ist, mit Preßsitz auf der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a des hinteren Seitenblocks 9 an dem dem Rotor 10 benachbarten Ende der Nabe 9a befestigt ist, mit der der Vorsprung 24a des Steuerelements 24 in Kontakt gehalten ist. Das Steuerelement 24 hat eine verlängerte Lebensdauer im Vergleich mit der ersten Ausführungsform, und zwar Dank der Zwischenschaltung der Buchse 50 zwischen dem Vorsprung 24a des Steuerelements 24 und der äußeren Umfangsfläche der Nabe 9a.

Es wird nun auf Fig. 11 Bezug genommen, die eine dritte Aus­ führungsform der Erfindung zeigt.

Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß die zentrale Bohrung 24b des Steuerelements 24 einen verringerten Durchmesser hat und das Steuerelement 24 innerhalb der ringförmigen Aussparung 22 des hinteren Seitenblocks 9 derart aufgenommen ist, daß die innere Umfangsfläche der zentralen Bohrung 24b durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 32 in Berührung mit der äußeren Umfangsfläche der rotierenden Welle 11 gehalten wird, wodurch es an seinem Platz innerhalb der ringförmigen Aussparung durch den Kontakt der zentralen Bohrung 24b des Steuerelements 24 mit der rotierenden Welle 11 positioniert wird.

Genauer gesagt ist ein ringförmiger Vorsprung 24c einstückig an der inneren Umfangsfläche der zentralen Bohrung 24b als radial innerer Teil gebildet, durch den das Steuerelement 24 in Kontakt mit der rotierenden Welle 11 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 32 gehalten wird, wodurch das Steuerelement 24 in radialer Richtung an seinem Platz innerhalb der ringför­ migen Aussparung 22 des hinteren Seitenblocks 9 bezüglich des oben genannten Berührungspunkts positioniert ist. Bei einer solchen Anordnung ist der radiale Abstand zwischen der Durchmessermitte oder Achse des Steuerelements 24 und einem Punkt, wo das Steuerelement 24 in Kontakt mit der rotierenden Welle 11 ist und dadurch eine Reibungskraft bewirkt, im Ver­ gleich zu der ersten Ausführungsform weiter verkürzt. Daher ist das auf das Steuerelement 24 wirkende Reibungsmoment im Vergleich zu der ersten Ausführungs­ form beträchtlich verringert und dadurch wird die Hysterese zwischen der Winkelverlagerung des Steuerelements 24 in der einen Umfangsrichtung und jener in der entgegengesetzten Richtung verringert, wodurch die Steuerbarkeit der Leistung des Verdichters weiter verbessert wird.

Übrigens wird bei der dritten Ausführungsform, falls ein ölloses Lager zwischen der zentralen Bohrung 24b des Steuerelements 24 und der rotierenden Welle 11 vorgesehen wird, die Steuerbarkeit der Leistung des Verdichters weiter verbessert.

Fig. 12 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform lediglich darin, daß eine Buchse 51, die bei­ spielsweise aus Messing gebildet ist, durch Preßsitz fest in der zentralen Bohrung 24b des Steuerelements 24 derart befestigt ist, daß die innere Umfangsfläche der Buchse 51 in Kontakt mit der rotierenden Welle 11 ist. Das Steuerelement 24 hat eine verlängerte Lebensdauer, und zwar wegen der zwischen die zentra­ le Bohrung 24b des Steuerelements 24 und der rotierenden Welle 11 zwischengeschalteten Buchse 51.

Bei der Erfindung hat ein Flügelzellenverdichter mit variabler Leistung ein ringförmiges Steuerelement 24, das verschwenkbar innerhalb einer ringförmigen Aussparung 27 aufgenommen ist, die in einem der Seitenblöcke 8 oder 9, die einen Zylinder definieren, aufgenommen ist. Das Steuerelement 24 ist in Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen einer ersten und zweiten Druckkammer, die in dem einen der Seitenblöcke 8 oder 9 gebildet sind und mit einer Zone niedrigen Drucks bzw. einer Zone hohen Drucks in Verbindung sind, und in Reaktion auf die Vorspannkraft eines Vorspannelements verschwenkbar, wodurch es den Öffnungswinkel mindestens einen zweiten Einlasses 23, der in dem einen Seitenblock 9 gebildet ist, verändert und dadurch die Kapazität des Verdichters steuert. Ein ringförmiger Vorsprung ist an einem radial inneren Teil des Steuerelements 24 vorgesehen, um das Steuerelement 24 an seinem Platz innerhalb der ringförmigen Aussparung 22 des genannten Seitenblocks 9 bezüglich des radial inneren Teils des Steuerelements in radialer Richtung zu positionieren, wodurch die Hysterese zwischen der Verschwen­ kung des Steuerelements 24 in der einen Umfangsrichtung und jener in der entgegengesetzten Richtung verringert wird.

Claims (3)

1. Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität oder Förder­ leistung, mit einem Zylinder, der durch einen Kurvenring (7) und ein Paar von vorderen und hinteren Seitenblöcken (8, 9) gebildet ist, die einander abgewandte axiale Enden des Kurvenrings verschließen, wobei einer der Seitenblöcke (8 oder 9) mindestens eine erste Einlaßöffnung (16) und eine in ihm gebildete ringförmige Aussparung (22) aufweist, einem innerhalb des Zylinders drehbar aufgenommenen Rotor (10) mit einer Mehrzahl von Flügeln (15), die in in dem Rotor (10) gebildeten Schlitzen (14) radial gleitbar mon­ tiert sind;
einem den Zylinder aufnehmenden und eine Saugkammer (17) und eine Entladungsdruckkammer (19) definierendes Gehäuse;
einer rotierenden Welle (11), die sich durch den Rotor (10) längs dessen Achse erstreckt, um diesen drehend an­ zutreiben, und die durch den vorderen und hinteren Seiten­ block (8 und 9) drehbar gelagert ist; wobei Kompressions­ kammern (13) zwischen dem Zylinder, dem Rotor und jeweils benachbarten Flügeln begrenzt sind und sich in ihrem Volu­ men bei der Drehung des Rotors verändern, um ein Ansaugen eines Kompressionsmediums aus der Saugkammer (17) in die Kompressionskammern (13) durch die mindestens eine erste Einlaßöffnung (16) und eine Kompression und Entladung des Kompressionsmediums zu bewirken;
mindestens einer in dem einen Seitenblock, in dem die mindestens eine erste Einlaßöffnung gebildet ist, gebil­ deten zweiten Einlaßöffnung, die einer entsprechenden ersten Einlaßöffnung benachbart angeordnet ist und die die Saugkammer mit mindestens einer der Kompressionskammern verbindet, die sich in einem Saughub befindet;
eine in dem einen Seitenblock gebildete Druckkammer, die mit einer Zone niedrigeren Drucks und einer Zone höheren Drucks in Verbindung steht;
einem ringförmigen Steuerelement (24), das verschwenkbar innerhalb der ringförmigen Aussparung (22) des einen Sei­ tenblocks aufgenommen ist, wobei
das Steuerelement (24) einen druckaufnehmenden Abschnitt hat, der gleitend innerhalb der Druckkammer aufgenommen ist und die Druckkammer in eine erste Druckkammer, die mit der Zone niedrigen Drucks in Verbindung steht, und eine zweite Druckkammer, die mit der Zone hohen Drucks in Verbindung steht, unterteilt und wobei das Steuerelement (24) eine durch dieses hindurch verlaufende zentrale Boh­ rung (24b) aufweist; einer Schraubenfeder (32), die mit dem Steuerelement (24) in Eingriff ist und dieses in einer Richtung der Vergrößerung des Öffnungswinkels der min­ destens einen zweiten Einlaßöffnung beaufschlagt;
wobei das Steuerelement (24) in Reaktion auf einen Druck­ unterschied zwischen den ersten und zweiten Druckkammern und auf die Vorspannkraft der Schraubenfeder (32) ver­ schwenkbar ist, um den Öffnungswinkel der mindestens einen zweiten Einlaßöffnung zu verändern, um dadurch eine Än­ derung im Zeitpunkt des Beginns der Kompression des Kom­ pressionsmediums zu verursachen und daher die Förder­ leistung des Verdichters zu verändern; dadurch gekennzeich­ net; daß das Steuerelement (24) einen an der inneren Umfangs­ fläche der zentralen Bohrung gebildeten ringförmigen Vor­ sprung (24c) aufweist, der in Berührung mit der rotierenden Welle (11) gehalten ist, und zwar durch die Schraubenfeder (32).

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuerelement eine Buchse (51) aufweist, die durch Preßsitz an der zentralen Bohrung angeordnet ist.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (51) aus Messing ist.