DE3936356A1

DE3936356A1 - Fluegelzellenverdichter mit variabler foerdermenge

Info

Publication number: DE3936356A1
Application number: DE3936356A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Dipl Ing Nakajima
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1990-05-10
Also published as: KR930002821Y1; JPH0264779U; US5056990A; KR900010280U

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der japanischen Patent-OS 63-16 186 kennt man einen Flügel zellenverdichter für Kraftfahrzeuge. Dieser Verdichter hat ein Steuerelement mit einer Hochdruckkammer zur Erzeugung eines Steuerdruckes ausgehend vom Förderdruck. Das Steuerelement ist in beiden Richtungen verdrehbar, abhängig vom Unterschied zwischen dem Steuerdruck einerseits und dem Saugdruck aus einem Saugraum andererseits, um eine Teilfördermengenstellung oder eine Vollfördermengenstellung einzunehmen und so den Zeitpunkt des Förderbeginns und damit die Fördermenge des Verdichters zu verändern. Ferner ist eine Steuerventilanordnung vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer und dem Saugraum herzustellen und zu ermöglichen, daß unter Steuerdruck stehendes Druckmittel aus der Hochdruckkammer zum Saugraum abströmt. Die Steuerventilanordnung weist einen evakuierten Balgen auf, der abhängig von Änderungen des Saugdrucks expandiert oder zusammen gepreßt wird, und zwar abhängig von der thermischen Belastung. Ferner ist ein Schieberventil vorgesehen, das einen Steuerschieber aufweist, welcher abhängig von der Balgenstellung zwischen einer Ventilöffnungsstellung und einer Ventilschließstellung verschoben wird. Diese Steuerventilanordnung steuert ihrerseits den erwähnten Steuerdruck, um so die Drehstellung des Steuerelements zu steuern und den Saugdruck auf einen vorgegebenen Wert zu bringen.

Es ist auch bekannt, anstelle des Schieberventils ein Kugelventil zu verwenden. Hierzu wird auf die DE-OS 39 10 659 verwiesen, welche das zeigt. Diese Schrift zeigt auch nähere Einzelheiten eines Steuerelements, wie es in ähnlicher Form beim Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, so daß hierauf zur Vermeidung von Längen Bezug genommen werden kann.

Bei diesen Verdichtern wird also die Fördermenge so geregelt, daß der Saugdruck dieser Verdichter auf einen vorgegebenen Wert gebracht wird, sogenannte innere Regelung. Solche Verdichter mit variabler Fördermenge können hinsichtlich ihrer Fördermenge auch durch ein äußeres Steuersignal von einer äußeren Steuer- oder Regelanordnung aus geregelt werden. Zum Steuern oder Regeln der Fördermenge durch das äußere Signal kann anstelle des oben erwähnten Balgenventils ein Magnetventil verwendet werden, um die Drehstellung des Steuer elements zu verändern.

Wird nun aber bei einem Verdichter, bei welchem die Steuerventilan ordnung einen Balgen und ein Kugelventil aufweist, der Balgen durch ein Magnetventil ersetzt, so muß das Kugelventil mit einer großen elektromagnetischen Kraft beaufschlagt werden, um es zu öffnen, denn der Steuerdruck ist ein hoher Druck und wirkt gewöhnlich auf das Kugelventil in solch einer Richtung, daß er bestrebt ist, das Ventil zu schließen. Es ist jedoch unmöglich, in einem solchen Verdichter ein Magnetventil unterzubringen, welches so groß und folglich so stark ist, daß es den Ventilschließdruck des Kugelventils überwindet.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellenver dichter mit variabler Fördermenge zu schaffen, welcher eine kompakte Bauweise aufweist und bei dem die Fördermenge durch ein äußeres Steuersignal elektronisch gesteuert oder geregelt werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Flügelzellenver dichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Dadurch, daß ein Schieberventil verwendet wird, welches durch ein elektromagnetisches Betätigungsglied betätigt wird, benötigt man nur kleine Betätigungskräfte und folglich nur ein kleines Betätigungs glied, so daß Schieberventil und Betätigungsglied bequem im Gehäuse des Flügelzellenverdichters untergebracht werden können und sich eine kompakte Bauweise ergibt, dabei aber alle Vorteile einer elektro nischen Steuerung oder Regelung über von außen zugeführte Signale zur Verfügung stehen.

Dabei wird mit besonderem Vorteil der Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2 ausgebildet. Ein solches Schieberventil benötigt nur sehr kleine Verschiebewege und spricht dabei schnell und präzise an, so daß mit seiner Hilfe eine feinfühlige Verstellung der Förder menge bei hoher Ansprechgeschwindigkeit möglich ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ergibt sich hierbei durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3, da hierbei besonders kleine Bewegungen des Steuerschiebers für die Ventilbetätigung genügen, was be sonders bei Verwendung eines EIN-AUS-Signals mit variablem Tastverhältnis von großem Vorteil ist.

Der innere Durchlaß des Steuerschiebers wird dabei bevorzugt gemäß Anspruch 4 ausgebildet, so daß auf beide Stirnseiten des Steuer schiebers derselbe Druck wirkt und sich der Steuerschieber folglich im Druckausgleich befindet und zu seiner Betätigung nur eine sehr niedrige Steuerkraft erforderlich ist.

Von großem Vorteil ist auch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5, da sich hierbei schon bei geringen Verschiebungen des Steuerschiebers eine große Änderung des Durchströmquerschnitts ergibt.

Eine sehr kompakte und raumsparende Anordnung ergibt sich nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch die Ausge staltung nach dem Patentanspruch 6. Auch wird hierbei die Montage des Schieberventils sehr vereinfacht.

Eine einfache Bauweise des elektromagnetischen Betätigungsglieds ist Gegenstand des Patentanspruchs 7, wobei hier in sehr einfacher Weise die Kühlung der Spulenanordnung dieses Betätigungsglieds sichergestellt wird.

Ebenfalls eine einfache Bauweise der gesamten Ventilanordnung ergibt sich durch den Gegenstand des Patentanspruchs 8, wobei die Anordnung der Feder bevorzugt nach Anspruch 9 gewählt wird, um einen kleinen Luftspalt zwischen dem Kern des stationären Elektromagneten und dem als beweglicher Anker wirkenden Steuerschieber zu erhalten.

In bevorzugter Weise ist gemäß Anspruch 10 das Steuersignal ein EIN- AUS-Signal mit variablem Tastverhältnis, da hierbei die Fördermenge stufenlos, feinfühlig und schnell durch das Tastverhältnis gesteuert oder geregelt werden kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Er findung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unter ansprüchen. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge nach einem Ausführungsbei spiel der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch das in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Schieberventil,

Fig. 3 einen Schnitt gesehen längs der Linie III-III der Fig. 1, bei dem sich ein Steuerelement in einer Stellung für die maximale Fördermenge befindet,

Fig. 4 eine Darstellung analog Fig. 3, bei der sich das Steuer element in einer Stellung für Teilförderung befindet, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung, welche zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem elektromagnetischen Schieberven til, Druckkammern des Stellglieds und einem Steuerge rät 29 dient.

Die Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge. Dieser hat einen sogenannten Zylinder, der gebildet wird von einem Hubring 1 mit einer inneren Hubfläche 1 a von etwa elliptischem Querschnitt, ferner einem vorderen Seitenteil 3 und einem hinteren Seitenteil 4, welche zusammen die beiden offenen gegenüberliegenden Enden des Hubrings 1 verschließen. In diesem sogenannten Zylinder ist ein zylindrischer Rotor 2 drehbar angeordnet. Ein vorderes Kopfteil 5 ist am äußeren Ende des vorderen Seiten teils 3 befestigt, und ein hinteres Kopfteil 6 ist am hinteren Ende des hinteren Seitenteils 4 befestigt. Ferner ist eine Antriebswelle 7 vorgesehen, auf welcher der Rotor 2 befestigt ist. Diese Welle 7 ist in zwei Radiallagern 8, 9 drehbar gelagert; diese Lager 8, 9 sind in den Seitenteilen 3 bzw. 4 angeordnet, wie das Fig. 1 klar zeigt.

Im oberen Wandabschnitt des vorderen Kopfteils 5 ist eine Auslaß öffnung 5 a ausgebildet, durch die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kühlgas als Wärmemedium gefördert wird; ebenso ist in einem oberen Wandabschnitt des hinteren Kopfteils 6 ein Sauganschluß 6 a ausgebildet, durch welchen das Kühlgas in den Verdichter abge saugt wird. Die Auslaßöffnung 5 a steht in Verbindung mit einer Förderdruckkammer 10, welche gebildet wird vom vorderen Kopf teil 5 und vom vorderen Seitenteil 3; der Sauganschluß 6 a steht in Verbindung mit einer Saugkammer 11, welche gebildet wird vom hinteren Kopfteil 6 und vom hinteren Seitenteil 4.

Wie Fig. 3 am besten zeigt, sind zwei Verdichtungskammern 12, 12 an diametral gegenüberliegenden Stellen zwischen der inneren Hub fläche 1 a des Hubrings 1, einer Außenumfangsfläche des Rotors 2, einer Stirnfläche des vorderen Seitenteils 3 auf dessen dem Hubring 1 zugewandter Seite und einer Stirnfläche eines Steuerelements 27 auf dessen dem Hubring 1 zugewandter Seite ausgebildet.

Im Rotor 2 sind, wie die Fig. 3 und 4 klar zeigen, mehrere axial verlaufende Schlitze 13 mit gleichen Umfangsabständen angeordnet. Diese Schlitze 13 dienen jeweils zur Aufnahme eines Flügels 14, der in diesen Schlitzen radial verschiebbar angeordnet ist. Der dargestellte Verdichter hat fünf solche Flügel 14.

Im hinteren Seitenteil 4 ist an diametral gegenüberliegenden Stellen je eine Kühlmittel-Einlaßöffnung 15 ausgebildet, von denen Fig. 1 nur eine zeigt. Diese Kühlmittel-Einlaßöffnungen 15 sind am Umfang derart angeordnet, daß sie geschlossen werden, wenn eine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügel 14 gebildete Verdichtungskammer ihr maximales Volumen annimmt. Diese Kühlmittel-Einlaßöffnungen 15 erstrecken sich in axialer Richtung durch das hintere Seitenteil 4, und durch sie steht die Saugkammer 11 in Verbindung mit den Verdich tungsräumen 12, 12.

Zwei Kühlmittel-Auslaßöffnungen 16 durchdringen den Hubring 1 an zwei einander gegenüberliegenden Stellen, wie das aus der Fig. 1 und 3 klar hervorgeht. Fig. 1 zeigt nur eine dieser Stellen mit den Kühlmittel-Auslaßöffnungen 16. Die gegenüberliegenden Seiten wände des Hubrings 1 sind mit zwei Auslaßventildeckeln 17, 17 versehen, die jeweils einstückig mit einem Ventilanschlag 17 a aus gebildet und mittels Befestigungsschrauben 18 am Hubring 1 be festigt sind. Auslaßventile 19, 19, von denen eines in Fig. 3 rechts dargestellt ist, sind jeweils zwischen der entsprechenden Seiten wand des Hubrings 1 und den Ventildeckeln 17 so angeordnet, daß sie von letzteren abgestützt werden. Zwei Verbindungsdurch lässe 20 werden jeweils gebildet zwischen der entsprechenden Seiten wand des Hubrings 1 und dem zugeordneten Ventildeckel 17. Diese Verbindungsdurchlässe stellen jeweils eine Verbindung mit den Kühlmittel-Auslaßöffnungen 16 her, wenn die zugeordneten Aus laßventile 19 geöffnet sind. Zwei Verbindungsdurchlässe 21 sind im vorderen Seitenteil 3 ausgebildet und stehen jeweils in Ver bindung mit den Verbindungsdurchlässen 20.

Öffnen sich bei einer derartigen Anordnung die Förderventile 19, um so die Kühlmittel-Auslaßöffnungen 16 zu öffnen, so wird ein verdichtetes Kühlgas im zugeordneten Verdichtungsraum 12 durch die Kühlmittel-Auslaßöffnungen 16, die Verbindungs-Durchlässe 20, 21 und die Förderdruckkammer 10 - in dieser Reihenfolge - und über den Auslaßanschluß 5 a einem (nicht dargestellten) Kühl kreis zugeführt, z.B. der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, oder der Frachtraumkühlung eines Nutzfahrzeugs.

Wie Fig. 1 zeigt, hat das hintere Seitenteil 4 eine dem Rotor 2 zuge wandte Stirnfläche, in welcher eine ringförmige Aussparung 22 ausgebildet ist. Wie die Fig. 1 und 5 zeigen, sind in dieser ring förmigen Aussparung 22 an diametral gegenüberliegenden Stellen zwei Druck-Arbeitskammern 23 ausgebildet.

Ein Steuerelement 24, welches etwa die Form eines Ringes hat, ist in der ringförmigen Aussparung 22 angeordnet und kann sich dort um seine Längsachse in beiden Richtungen drehen. Das Steuerelement 24 ist an seinem Außenumfang mit zwei diametral gegenüberliegenden, bogenförmigen Aussparungen 24 a, 24 a versehen, die in Fig. 3 und 4 mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Seine vom Rotor 2 abge wandte Seite ist einstückig ausgebildet mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen 24 b, 24 b, die in Fig. 5 dargestellt sind, sich in axialer Richtung vom Steuerelement 24 wegerstrecken und die im Betrieb beidseitig mit Druck beaufschlagt werden. Das Innere der Druck-Arbeitskammern 23, 23 wird jeweils durch einen solchen zugeordneten Vorsprung 29 unterteilt in eine Kammer 23 ₁ mit niedrigem Druck und eine Kammer 23 ₂ mit höherem Druck. Die Kammern 23 ₁ mit niederem Druck stehen jeweils über die zugeordnete Kühl mitteleinlaßöffnung 15 in Verbindung mit dem Saugraum 11; ihnen wird folglich Kühlgas mit dem Saugdruck Ps zugeführt. Eine der Kammern 23 ₂ höheren Drucks ist mit dem Verbindungsdurchlaß 20 über einen im hinteren Seitenteil 4 ausgebildeten gedrosselten Durchlaß 25 ver bunden, und sie ist mit der anderen Kammer 23 ₂ höheren Drucks ver bunden über eine Verbindungsleitung 26 im hinteren Seitenteil 4, so daß beiden Kammern 23 ₂ höheren Drucks Förderdruck Pd zugeführt wird, um in ihnen einen Steuerdruck Pc zu erzeugen. Die andere Kammer 23 ₂ mit höherem Druck kann über einen Durchlaß 27 im hinteren Seitenteil 4 und ein in diesem angeordnetes Steuerventil 30 mit dem Saugraum 11 verbunden werden, wie das aus den Fig. 1 und 5 klar hervorgeht.

Das Steuerelement 24 wird, bezogen auf Fig. 5, durch eine Torsions- Schraubenfeder 28 im Uhrzeigersinn beaufschlagt. Dies ist in Fig. 5 symbolisch durch eine Feder 28 angedeutet. Die Schraubenfeder 28 ist, wie aus Fig. 1 klar hervorgeht, um eine Nabe 4 a des hinteren Seitenteils 4 herum angeordnet, welche Nabe sich in axialer Richtung durch den Saugraum 11 erstreckt. Ein Ende 28 a dieser Schrauben feder 28 greift ein in eine Eingriffsöffnung 24 c an einer vom Rotor 2 abgewandten Seite des Steuerelements 24; das andere Ende 28 b der Schraubenfeder 28 greift ein in eine Aufnahmenut 4 b an der rechten Stirnfläche der Nabe 4 a, bezogen auf Fig. 1. Auf diese Weise ist das Steuerelement 24 in beiden Richtungen verdrehbar, abhängig von der Differenz zwischen der Summe des Saugdrucks Ps in den Kammern 23 ₁ niedrigeren Druckes und der Kraft der Torsions-Schraubenfeder 28 einerseits, und andererseits dem Steuerdruck Pc in den beiden Druckkammern 23 ₂ höheren Druckes. Dabei kann das Steuerelement 24 zwischen zwei Endlagen verdreht werden, nämlich einer Voll laststellung, wie sie in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist - und bei der sich die maximale Fördermenge des Verdichters ergibt, sowie einer Teillaststellung, wie sie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien angedeutet ist und bei der man nur eine kleine Fördermenge des Verdichters erhält.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist das Steuerventil 30 ein elektro magnetisches Schieberventil auf und weist ein Schieberventil 300 auf, welches die Verbindung zwischen einer der Druckkammern 23 ₂ höheren Drucks und dem Saugraum 11 steuert, ferner ein elektro magnetisches Betätigungsglied 310, welches dazu dient, das Schieber ventil 300 mittels einer elektromagnetischen Kraft zu betätigen, welche ihrerseits gesteuert wird von einem äußeren Steuersignal von einem in Fig. 5 dargestellten Steuergerät 29.

Das Schieberventil 300 weist ein zylindrisches Ventilgehäuse 302 auf, das seinerseits in einer Ventilaufnahmeöffnung 4 c des hinteren Seitenteils 4 angeordnet ist, ferner einen Schieber 301, der verschieb bar in einer Schieberaufnahmebohrung des Ventilgehäuses 302 angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 302 hat einen abgestuften zylindri schen Abschnitt 304, welcher in der Ventilaufnahmeöffnung 4 c ange ordnet ist und dort zwischen dem Abschnitt 304 und der Öffnung 4 c einen Ringraum 303 bildet. Ferner hat das Ventilgehäuse 302 einen Flanschabschnitt 305, der einstückig mit einem Ende des Teiles 302 ausgebildet ist. Im zylindrischen Abschnitt 304 sind zwei radiale Einlaßöffnungen 304 a an diametral gegenüberliegenden Stellen ange ordnet und stehen in Verbindung mit dem Ringraum 303. Ferner sind im zylindrischen Abschnitt 304 an diametral gegenüberliegenden Stellen zwei radiale Auslaßöffnungen 304 b neben dem Flanschabschnitt 305 ausgebildet.

Der Schieber 301 weist zwei radiale Einlaßkanäle 301 a auf, welche mit den ihnen zugeordneten Einlaßöffnungen 304 a in Verbindung gebracht werden können. Ebenso weist der Schieber 301 zwei radiale Auslaßkanäle 301 b auf, welche mit den zugeordneten Auslaßöffnungen 304 b in Verbindung stehen, und er weist einen inneren axialen Kanal 301 c auf, welcher mit den Einlaßkanälen 301 a und den Auslaßka nälen 301 b in Verbindung stehen. Ferner weist der Schieber 301 eine axiale Federaufnahmebohrung 301 e an seinem vom hinteren Seiten teil 4 abgewandten Ende auf, sowie eine Verbindungsöffnung 301 f, welche eine Verbindung zwischen dem axialen Kanal 301 c und der Federaufnahmebohrung 301 e herstellt. Dichtringe 307, 308 sind wie dargestellt am Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 304 angeordnet, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 304 und der Innenseite der Ventilaufnahmeöffnung 4 c herzustellen.

Befindet sich bei dieser Anordnung der Schieber 301 in seiner in Fig. 2 dargestellten Schließstellung, so werden die Einlaßöffnungen 304 a des zylindrischen Teils 304 durch den Außenumfang des Schiebers 301 verschlossen. In dieser Schließstellung stehen die Auslaßöffnungen 304 b in Verbindung mit den Auslaßkanälen 301 b des Schiebers 301.

Wird nun der Schieber 301 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung etwas nach rechts in eine Ventilöffnungsstellung verschoben, so werden die Einlaßöffnungen 304 a in Verbindung gebracht mit den Einlaßkanälen 301 a, und die Auslaßöffnungen 304 b stehen weiterhin in Verbindung mit den Auslaßkanälen 301 b.

Wie bereits erläutert, steht der innere axiale Kanal 301 c ständig über die Auslaßkanäle 301 b und die Auslaßöffnungen 304 b in Verbindung mit dem Saugraum 11, unabhängig von der jeweiligen Stellung des Schiebers 301. Ferner hat der Schieber 301 eine kleine Aussparung 301 g an seinem dem hinteren Seitenteil 4 zugewandten Ende, und diese Ausnehmung steht ständig in Verbindung mit der Feder aufnahmebohrung 301 e am gegenüberliegenden Ende des Schiebers 301, und zwar durch den inneren axialen Kanal 301 c und die Ver bindungsöffnung 301 f. Infolgedessen wirkt auf beide Stirnflächen des Schiebers 301 stets der Saugdruck Ps, so daß sich der Schieber 301 im Druckausgleich befindet.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind außerdem die Einlaßöffnungen 304 a des Ventilgehäuses 302 und die Einlaßkanäle 301 a des Schiebers 301 um einen geringen Betrag gegeneinander verschoben und daher nicht in Verbindung, wenn sich der Schieber 301 in seiner Schließstellung befindet. Dies hat zur Folge, daß bereits eine kleine Verschiebung des Schiebers 301 in Ventilöffnungsrichtung eine Verbindung der Einlaßöffnung 304 a mit den Einlaßkanälen 301 a bewirkt, und zwar mit einem ausreichenden Durchflußquerschnitt, so daß Druckmittel mit dem Steuerdruck Pc sofort von der Druckkammer 23 ₂ höheren Druckes zum Saugraum 11 abströmen kann. Deshalb kann die Ver schiebung des Schiebers 301 klein gemacht werden, und folglich wird auch die elektromagnetische Kraft, die zum Verschieben des Schiebers 301 benötigt wird, klein. Diese elektromagnetische Kraft kann dadurch weiter reduziert werden, daß man die Zahl der Einlaßöffnungen 304 a und der ihnen zugeordneten Einlaßkanäle 301 a, also den Durchfluß querschnitt, erhöht.

Das elektromagnetische Betätigungsglied 310 weist einen Kern 311 aus magnetischem Werkstoff auf. Wie Fig. 1 zeigt, ist das elektro magnetische Betätigungsglied 310 in einer Befestigungsöffnung 6 b des hinteren Kopfteils 6 abgedichtet angeordnet. Eine Wicklung 312 ist um einen axialen Vorsprung 311 a des Kerns 311 und einen dort auf gebrachten Spulenkörper gewickelt, und eine Hülle 313 aus magnetischem Werkstoff umschließt die Wicklung 312 und ist mit ihren beiden Enden durch Bördeln am Flanschabschnitt 305 des Ventilgehäuses 302 bzw. an einem Flanschabschnitt 311 b des Kernes 311 befestigt. Eine Anschluß leitung 314 ist mit dem Betätigungsglied 310 verbunden, um das Steuer signal vom Steuergerät 29 (Fig. 5) der Spule 312 zuzuführen. Die in der Federaufnahmebohrung 301 e angeordnete Schraubenfeder 306 liegt mit ihrem einen Ende gegen eine Stirnfläche des axialen Vorsprungs 311 a des Kernes 311 an und beaufschlagt den Schieber 301 in Schließrichtung. Ein Dichtring 309 liegt zwischen der Außenseite des Kernes 311 und der Öffnung 6 b des hinteren Kopfteils 6, um diese Teile flüssigkeits- und gasdicht gegeneinander abzudichten.

Das elektromagnetische Betätigungsglied 310 wird durch ein Steuer signal vom Steuergerät 29 betätigt und erzeugt dann eine elektromag netische Kraft, um den Schieber 301 in Öffnungsrichtung zu ver schieben, solange sich das Steuersignal auf einem hohen Wert befindet.

Zur Kühlung der Wicklung 312 des Betätigungsglieds 310 ist eine radiale Verbindungsöffnung 313 a durch einen Endabschnitt der Hülle 313 ausgebildet und stellt eine Verbindung her mit einem Spalt, welcher gebildet ist zwischen der Außenseite der Wicklung 312 und der Innen seite der Hülle 313. Dieser Spalt wird so mit dem Saugraum 11 ver bunden, um Kühlgas aus diesem Saugraum in diesen Spalt einzuleiten.

Das Steuergerät 29 arbeitet abhängig von ihm zugeführten Parameter signalen, z.B. - wie dargestellt - einem Signal für die Verdampfer- Auslaßtemperatur, welches eine zur thermischen Belastung etwa proportionale Größe darstellt, einem Signal für die Motordrehzahl, und einem Beschleunigungssignal, welch letzteres dazu dient, während der Beschleunigung eines Fahrzeugs, auf dem sich der Verdichter befindet, die Fördermenge dieses Verdichters möglichst klein zu machen. Entsprechend diesen ihm zugeführten Parametern erzeugt das Steuergerät 29 ein EIN-AUS-Steuersignal mit einem von diesen Parametern abhängigen Tastverhältnis und führt dieses Signal dem elektromagnetischen Schieberventil 30 zu, um so das Verhältnis zwischen den Ventilöffnungs zeiten und den Schließzeiten des Ventils 30 zu steuern.

Arbeitsweise

Das Steuergerät 29 liefert also ein EIN-AUS-Steuersignal an die Wicklung 312 des elektromagnetischen Schieberventils 30 und führt so dieser Wicklung 312 impulsweise Energie zu, wobei das Tastverhältnis be stimmt wird durch die dem Steuergerät 29 zugeführten Parametersig nale, also z.B. dem Signal für die Verdampfer-Auslaßtemperatur ent sprechend der Wärmebelastung. Der Elektromagnet 312 ist nicht er regt, solange dieses Steuersignal einen niedrigen Wert hat, und dann erzeugt der Elektromagnet 312 keine elektromagnetische Kraft, so daß sich der Schieber 301 in seiner in den Fig. 2 und 5 dargestellten Schließstellung befindet. In dieser Schließstellung werden die Einlaß öffnungen 304 a des Ventilgehäuses 304 durch die Außenseite des Schiebers 301 verschlossen und blockieren so die Verbindung zwischen den Kammern 23 ₂ höheren Druckes und dem Saugraum 11, so daß der Steuerdruck Pc in den beiden Druckkammern 23 ₂ höheren Druckes ansteigt.

Hat andererseits das dem Elektromagneten 312 zugeführte Steuersig nal einen hohen Wert, so wird eine elektromagnetische Kraft erzeugt und verschiebt den Schieber 301, bezogen auf Fig. 2, etwas nach rechts in seine Öffnungsstellung. In dieser Öffnungsstellung stehen die Einlaßkanäle 301 a in Verbindung mit den Einlaßöffnungen 304 a, und die Auslaßkanäle 301 b stehen weiterhin in Verbindung mit den Auslaßöffnungen 304 b, so daß nun eine Verbindung zwischen den Druckkammern 23 ₂ höheren Druckes und dem Saugraum 11 hergestellt wird. Diese Verbindung führt über den Verbindungskanal 27, den Ringraum 303, die Einlaßöffnungen 304 a, die Einlaßkanäle 301 a, den axialen inneren Kanal 301 c, die Auslaßkanäle 301 b und die Auslaßöffnungen 304 b und ermöglicht es, daß Steuerdruck Pc aus den Druckkammern 23 ₂ höheren Druckes zum Saugraum 11 abströmt und dadurch der Steuer druck Pc in diesen Druckkammern 23 ₂ verringert wird.

Infolgedessen wird der Steuerdruck Pc erhöht, wenn das dem Elektro magneten 312 zugeführte EIN-AUS-Steuersignal niedrig ist, und dieser Steuerdruck Pc wird verringert, während dieses Steuersignal hoch ist, so daß der Steuerdruck Pc einen Wert annimmt, welcher dem Tastverhältnis der Impulse entspricht, d.h. dem Verhältnis der EIN- Signaldauer zur AUS-Signaldauer des EIN-AUS-Steuersignals.

Nimmt also die thermische Belastung zu, wodurch die Verdampfer- Auslaßtemperatur zunimmt, so bewirkt das Steuergerät 29 in Abhängig keit von dieser zunehmenden Temperatur, daß das Tastverhältnis dieses Steuersignals verringert und dadurch die Zeitdauer erhöht wird, während deren sich der Steuerschieber 301 in seiner Schließ stellung befindet. Dadurch wird der Steuerdruck Pc erhöht, und das Steuerelement 24 wird in Richtung zu seiner in Fig. 3 dargestellten Lage für volle Fördermenge verschoben, wodurch der Zeitpunkt nach früh verschoben wird, an welchem die Verdichtung beginnt; dies hat zur Folge eine erhöhte Fördermenge des Verdichters.

Nimmt umgekehrt die thermische Belastung ab, so daß die Verdampfer- Auslaßtemperatur abnimmt, so bewirkt das Steuergerät 29 abhängig von dieser abnehmenden Temperatur eine Zunahme des Tastver hältnisses des dem Elektromagneten 312 zugeführten Steuersignals; dadurch nimmt die Zeitdauer ab, während deren sich der Steuerschieber 301 in seiner Schließstellung befindet. Infolgedessen wird der Steuer druck Pc verringert, so daß das Steuerelement 24 in Richtung zu seiner Stellung für Teilförderung verschoben wird, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Hierbei wird der Beginn der Verdichtung in Richtung nach spät verschoben, was eine verringerte Fördermenge des Verdichters zur Folge hat.

Wird bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs dem Steuergerät 29 das Beschleunigungssignal zugeführt, so erhöht das Steuergerät 29 das Impuls-Tastverthältnis des Steuersignals auf sein Maximum und erhöht folglich die Zeit auf ihr Maximum, während deren sich der Steuerschieber 301 in seiner Öffnungsstellung befindet. Dadurch wird der Steuerdruck Pc auf sein Minimum verringert, so daß das Steuerelement 24 in die Teilförderstellung verschoben und dort gehalten wird, so daß der Verdichter mit seiner kleinsten Förder menge arbeitet und folglich die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert wird, da der Leistungsbedarf des Verdichters ent sprechend verringert wird.

Nimmt die Motordrehzahl zu, so erhöht das Steuergerät 29 das Tast verhältnis des Steuersignals, so daß das Steuerelement 24 in Richtung zur Teilfördermengenstellung (Fig. 4) verschoben wird, was eine verringerte Fördermenge des Verdichters und folglich eine Verhinderung zu starker Kühlung des Fahrgastraumes zur Folge hat.

Auf diese Weise wird die Fördermenge des Verdichters mittels des dem Elektromagneten 312 zugeführten Steuersignals elektronisch ge steuert bzw. geregelt.

Da, wie bereits erläutert, auf beide Stirnseiten des Steuerschiebers 301 derselbe Saugdruck Ps wirkt und folglich der Steuerschieber 301 im Druckausgleich ist, kann dieser leicht durch das Betätigungs glied 310 aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung verschoben werden, und zwar auch durch eine kleine elektromagnetische Kraft. Deshalb kann die Fördermenge des Verdichters praktisch stufenlos und mit hoher Anspruchgeschwindigkeit gesteuert werden, ohne daß hierzu ein großes Magnetventil erforderlich wäre, und man vermeidet so, daß der Flügelzellenverdichter vergrößert werden muß.

Claims

1. Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge,
mit einem Saugraum (11),
mit mindestens einer Niederdruckkammer (23 ₁) der vom Saugraum (11) Saugdruck (Ps) zuführbar ist,
mit mindestens einer Druckkammer (23 ₂) höheren Drucks, in der ein Steuerdruck (Pc) erzeugbar ist, der höher ist als der Saugdruck (Ps),
mit einem Steuerelement (24), das abhängig vom Unterschied zwischen dem Saugdruck (Ps) in der Niederdruckkammer (23 ₁) und dem Steuer druck (Pc) in der Druckkammer (23 ₂) höheren Druckes verdrehbar ist, um den Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns und damit die Fördermenge des Verdichters zu verändern,
ferner mit einem Durchlaß (27) zwischen der Druckkammer (23 ₂) höheren Drucks und dem Saugraum (11),
und mit einer Steuerventilanordnung (30) zum Öffnen oder Schließen dieses Durchlasses (27) zum Verändern des Steuerdruckes (Pc), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilanordnung (30) ein Schieberventil (300) aufweist, das zwischen einer den Durchlaß (27) öffnenden Öffnungsstellung und einer den Durchlaß (27) schließenden Schließstellung (Fig. 2) verschiebbar ist,
daß ein elektromagnetisches Betätigungsglied (310) vorgesehen ist, welches bei Energiezufuhr eine elektromagnetische Kraft erzeugt, um das Schieberventil (300) in seine Öffnungsstellung zu bringen,
und daß außerhalb des Verdichters eine Steuer- oder eine Regelanordnung (29) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, im Betrieb dem Betätigungs glied (310) ein Steuersignal (St), insbesondere ein getaktetes EIN-AUS- Signal, zuzuführen.

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberventil (300) ein Ventilgehäuse (302) aufweist, in welchem mindestens eine Einlaßöffnung (304 a) und mindestens eine Auslaßöffnung (304 b) ausgebildet ist, von welchen die erstere mit der Druckkammer (23 ₂) höheren Drucks und die andere mit dem Saugraum (11) in Ver bindung steht,
daß in dem Ventilgehäuse (302) ein Steuerschieber (301) verschiebbar angeordnet und zwischen der Ventilöffnungsstellung und der Ventil schließstellung verschiebbar ist,
daß im Steuerschieber (301) mindestens ein Einlaßkanal (301 a) vorge sehen ist, der mit der Einlaßöffnung (304 a) in Verbindung bringbar ist, wenn der Steuerschieber (301) seine Ventilöffnungsstellung ein nimmt,
daß der Steuerschieber (301) mindestens einen Auslaßkanal (301 b) aufweist, der ständig mit der Auslaßöffnung (304 b) in Verbindung steht unabhängig von der vom Steuerschieber (301) augenblicklich einge nommenen Arbeitsstellung,
daß der Steuerschieber (301) einen inneren Durchlaß (301 c) aufweist, welcher den Einlaßkanal (301 a) mit dem Auslaßkanal (301 b) verbindet,
und daß eine auf den Steuerschieber (301) in Schließrichtung einwirken de Federanordnung (306) vorgesehen ist.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Einlaßöffnung (304 a) des Ventilgehäuses (302) und der mindestens eine Einlaßkanal (301 a) des Steuerschiebers (301) so angeordnet sind, daß sie gegeneinander um ein geringes Maß verschoben und dadurch außer Verbindung sind, wenn sich der Steuer schieber (301) in der Ventilschließstellung (Fig. 2) befindet.

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Durchlaß (301 c) axial den Steuerschieber (301) durch dringt und an gegenüberliegenden Stirnseiten desselben mündet, so daß auf beide Stirnseiten der vom Saugraum (11) über die mindestens eine Auslaßöffnung (304 b), den mindestens einen Auslaßkanal (301 b) und den inneren Durchlaß (301 c) zugeführte Saugdruck (Ps) wirkt.

5. Flügelzellenverdichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (302) an seinem Umfang verteilt eine Mehrzahl von in radialer Richtung ver laufenden Einlaßöffnungen (304 a) aufweist, und daß der Steuerschieber (301) an seinem Umfang verteilt eine Mehr zahl von in radialer Richtung verlaufenden Einlaßkanälen (301 a) auf weist, welche hinsichtlich ihrer Umfangslage jeweils der Umfangslage der Einlaßöffnungen (304 a) entsprechen.

6. Flügelzellenverdichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (27) zwischen der Druckkammer (23 ₂) höheren Drucks und dem Saugraum (11) eine Ventilaufnahmeöffnung (4 c) aufweist,
daß das Ventilgehäuse (302) so in diese Ventilaufnahmeöffnung (4 c) eingepaßt ist, daß ein Ringraum (303) zwischen einer Außenseite des Ventilgehäuses (302) und der Ventilaufnahmeöffnung (4 c) gebildet wird,
und daß sich die mindestens eine Einlaßöffnung (304 a) des Ventilge häuses (302) zu diesem Ringraum (303) öffnet.

7. Flügelzellenverdichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Betätigungs glied (310) einen Kern (311) aus ferromagnetischem Werkstoff auf weist, der einen einstückig mit ihm ausgebildeten axialen Vorsprung (311 a) aufweist,
daß auf dem axialen Vorsprung (311 a) des Kerns (311) ein Elektromag net (312) angeordnet ist, welchem das Steuersignal (St) zuführbar ist,
daß der Elektromagnet (312) eine äußere Hülle (313) aufweist, welche mit einer Verbindungsöffnung (313 a) versehen ist, welche eine Verbindung zwischen dem Saugraum (11) und der Außenseite des Elektromagneten (312) herstellt, um so der Außenseite des Elektromagneten (312) Kühl mittel aus dem Saugraum (11) zuzuführen.

8. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromagnet (312) eine durchgehende Öffnung (350) auf weist, in welche der axiale Vorsprung (311 a) des Kernes (311) einge fügt ist,
daß ein Ende des Steuerschiebers (301) verschiebbar in diese durch gehende Öffnung (350) eingefügt ist und dem axialen Vorsprung (311 a) gegenüberliegt,
und daß die Federanordnung eine Schraubenfeder (306) aufweist, welche zwischen dem axialen Vorsprung (311 a) und dem einen Ende des Steuerschiebers (301) angeordnet ist und letzteren in Schließrichtung beaufschlagt.

9. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (306) mit einem wesentlichen Teil ihrer axialen Erstreckung in einer Federaufnahmebohrung (301 e) des einen Endes des Steuerschiebers (301) angeordnet ist.

10. Flügelzellenverdichter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (St) ein EIN-AUS-Signal ist, und daß das Schieberventil (300) dazu ausgebildet ist, den Durchlaß (27) mit einer Rate zu öffnen und zu schließen, welche einem Impuls- Tastverhältnis des EIN-AUS-Signals (St) entspricht, um den Steuer druck (Pc) abhängig vom Impuls-Tastverhältnis zu verändern.