DE4207186A1 - Leistungsvariabler taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen leistungsvariablen Taumelscheibenkompressor, der in einer Kraftfahrzeugklimaanlage ver­ wendet werden kann, und im Einzelnen auf eine Kolbenkonstruktion, die in einem solchen leistungsvariablen Taumelscheibenkompressor eingebaut ist.

Ein herkömmlicher leistungsvariabler Taumelscheibenkompressor ist in der ungeprüften japanischen (Kokai) Patentveröffentlichung Nr. 60- 1 75 783 vom 9. September 1985 durch das japanische Patentamt veröffent­ licht worden.

Fig. 6 zeigt einen dieser Veröffentlichung entsprechenden Kompressor. Der Kompressor aus Fig. 6 besitzt einen Zylinderblock 2, der mit ei­ nem zylindrischen Gehäuse 2a verkleidet ist, und mit einer Vielzahl an Zylinderbohrungen 21 versehen ist. Das zylindrische Gehäuse 2a bildet innen ein abgeschlossenes Kurbelgehäuse 99, das sich axial vor einem inneren Ende des Zylinderblocks befindet. Das Kurbelgehäuse 99 ist durch ein Frontgehäuse 3 verschlossen, das ein Radiallager enthält, um einen außenliegenden Abschnitt einer Antriebswelle 5 zu lagern. Die Rückseiten des Zylinderblocks 2 und des zylindrischen Gehäuses 2a sind gemeinsam von einem Rückgehäuse 4 über eine Ventilplatte 41 verschlos­ sen. Das Rückgehäuse 4 ist mit einer sich ringförmig erstreckenden An­ saugkammer 42 und einer zylindrischen Auslaßkammer 44 versehen, die mit der Vielzahl von Zylinderbohrungen 21 des Zylinderblocks 2 in Ver­ bindung stehen. Der Zylinderblock 2 ist in der Mitte mit einer Wellen­ bohrung ausgebildet, in der ein Radiallager zur drehbaren Lagerung ei­ nes inneren Endes der Welle 5 sitzt. Die Antriebswelle 5 besitzt einen Mittenabschnitt, an dem eine Taumelscheibe 6 befestigt ist, um sich mit der Welle 5 um die Achse der Antriebswelle 5 im Kurbelgehäuse 99 zu drehen. Die Taumelscheibe 6 ist ebenso in der Lage um eine Achse senkrecht zur Achse der Antriebswelle 5 zu taumeln. Ein äußerer Um­ fangsabschnitt der Taumelscheibe 6 steht über kugelförmige Schuhe 7 mit Kolben 1 in Eingriff, die verschieblich in den Zylinderbohrungen 21 des Zylinderblocks eingepaßt sind. Der Zylinderblock 2 ist mit ei­ nem Durchlaß 23 versehen, der einen Flüssigkeitskontakt zwischen dem Kurbelgehäuse 99 und der Ansaugkammer 42 vorsieht, wenn ein federbetä­ tigtes Ventil 8 von einer Position, in der der Durchlaß geschlossen ist, zu einer Position, in der der Durchlaß offen ist, gemäß Fig. 6 zurückgezogen wird. Das federbetätigte Ventil 8 arbeitet in Reaktion auf eine Veränderung einer Druckdifferenz zwischen einem vorher fest­ gesetztem Federdruck und einem Ansaugdruck des Kompressors.

Wenn sich die Antriebswelle 5 zusammen mit der Taumelscheibe 6 dreht, bewegen sich die Kolben 1 in den jeweiligen Zylinderbohrungen 21 hin und her, um ein Kühlgas aus der Ansaugkammer 42 in die Zylinderbohrun­ gen 21 zu pumpen, und um das Kühlgas nach der Kompression aus den Zylinderbohrungen 21 in die Auslaßkammer 44 ausströmen zu lassen. Das Volumen oder die Leistung des komprimierten Kühlgases, das zu der Aus­ laßkammer 44 ausgelassen wurde, hängt von einem in dem Kurbelgehäuse 99 vorherrschenden Druck ab, der durch das federbetätigte Ventil 8 einstellbar verändert wird und das Ausmaß des Flüssigkeitskontaktes zwischen dem Kurbelgehäuse 99 und der Ansaugkammer 42 steuert. Wenn der Ansaugdruck höher als der festgesetzte Druck des federbetätigten Ventils 8 ist, wird das Ventil 8 davon zu der Position, in der der Durchlaß offen ist, zurückgezogen. Deshalb sieht der Durchlaß 23 einen erforderlichen Flüssigkeitskontakt zwischen dem Kurbelgehäuse 99 und der Ansaugkammer 42 vor, um so den Druck im Kurbelgehäuse 99 zu sen­ ken. Entsprechend wird der Hub jedes Kolbens 1 und die Neigung der Taumelscheibe 6 gegenüber einer aufrechten Lage vergrößert, um dadurch die Kompressionsleistung des Kompressors zu erhöhen. Wenn im Gegensatz dazu der Ansaugdruck niedriger ist als der festgesetzte Druck der Fe­ dern des federbetätigten Ventils 8, wird das Ventil 8 zu einer Posi­ tion, in der der Durchlaß geschlossen ist, bewegt, in der der Durchlaß 23 keinen Flüssigkeitskontakt zwischen dem Kurbelgehäuse 99 und der Ansaugkammer 42 vorsieht. Der Druck im Kurbelgehäuse 99 erhöht sich. Dadurch wird der Hub jedes Kolbens 1 und die Neigung der Taumelscheibe 6 verringert und folglich wird die Kompressionsleistung des Kompres­ sors erniedrigt.

Während dem Kompressionsbetrieb des Kompressors leckt immer ein Teil des komprimierten Kühlgases aus den Zylinderbohrungen 21 in das Kur­ belgehäuse 99. Dieses leckende Kühlgas kann als Schmiermittel für alle sich bewegenden Teile des Kompressors dienen, daß heißt für die Tau­ melscheibe 6 und die Gleitschuhe 7.

Aus dem Gesichtspunkt einer Reduzierung der auf die Antriebsquelle, wie zum Beispiel einen Kfz-Motor, des Kompressors aufgebrachten Bean­ spruchung haben die Kolben 1 vorzugsweise ein geringes Gewicht. Ent­ sprechend ist ein Hauptkörper jedes Kolbens 1 gemäß Fig. 6, daß heißt ein zylindrischer Abschnitt jedes Kolbens 1, der sich in der Zylinder­ führung 21 hin- und herbewegt, mit einem offenen Raum darin ausgebil­ det, und es erstreckt sich ein Vorsprung axial vom Hauptkörper, um mit einer radialen Öffnung am Umfang der Taumelscheibe 6 über die Schuhe 7 in Eingriff zu stehen. Trotzdem wird eine ungünstige Kraft durch die drehende Taumelscheibe 6 auf jeden Kolben 1 in eine im wesentlichen mit der Richtung der Rotation der Taumelscheibe 6 übereinstimmenden Richtung aufgebracht, weil die hin- und hergehende Bewegung jedes Kol­ bens 1 in der Zylinderbohrung 21 durch die Rotationsbewegung der Tau­ melscheibe 6 hervorgerufen wird. Entsprechend muß der axiale Vorsprung des Kolbens, der mit der Taumelscheibe 6 und den Schuhen 7 in Eingriff steht, solch einer ungünstigen Kraft physikalisch widerstehen können. Zieht man dies in Betracht, kann eine Verbesserung des Kolbens 1 gemäß Fig. 6 durch die Konstruktion eines sich hin- und her bewegenden Kol­ bens in einer solchen Weise erreicht werden, daß ein Hauptkörper davon die Form eines geschlossenen, hohlen, dünnwandigen Zylinders aufweist. Die geschlossene, hohle Zylinderkonstruktion des Hauptkörpers eines jeden Kolbens ermöglicht das Vorsehen eines axialen Vorsprungs von dem Hauptkörper, der physikalisch der vorstehend beschriebenen ungünsti­ gen, auf den Kolben wirkenden Kraft, widersteht und ein ausreichend geringes Gewicht besitzt.

Trotzdem erfordert die Produktion des Kolbens, der den geschlossenen, hohlen, zylindrischen Körper aufweist eine besondere Herstellung, da­ durch daß mindestens zwei einzelne, zylindrische, hohle Elemente durch Verschweißung miteinander verbunden werden, und der geschlossene, hohle, zylindrische Körper des Kolbens nach der Verbindung, deshalb abgedichtet Luft bei einem annähernden atmosphärischen Druck darin enthält.

Wenn die vorstehend beschriebene Kolbenart in einem leistungsvariablen Taumelscheibenkompressor angeordnet ist, und wenn ein Kühlgas mit ei­ nem hohen Druck, der vier bis fünfmal höher als der atmosphärische Druck ist, in einem Kühlkreislauf eingefüllt ist, in den der Kompres­ sor eingegliedert ist, muß ein großer Druckunterschied zwischen dem Druck des Kühlgases und dem Druck in dem Hauptkörper eines jeden Kol­ bens auftreten. Ferner entsteht ein größerer Druckunterschied zwischen einem Druck in den Zylinderbohrungen, in denen sich ein Anstieg und ein Abfall des Drucks in Abhängigkeit der Kompression und der An­ saugung des Kühlgases wiederholt, und einem Druck im Inneren eines je­ den Kolbens während dem hin- und her bewegenden Betrieb der Kolben. Als Folge davon wirkt ein über einen weiten Bereich variabler Druck auf die jeweiligen Kolben und ruft eine Deformation des Hauptkörpers eines jeden dünnwandigen Kolbens während der Hin- und Herbewegung der Kolben hervor. Ferner kann der verschweißte Abschnitt des Hauptkörpers des Kolbens brechen, wenn die Kolben einem über einen solchen, weiten Be­ reich, variablen Druck unterworfen sind. Wenn sie gebrochen sind, tritt die Luft aus dem Inneren des Hauptkörpers des Kolbens aus und wird mit dem Kühlgas vermischt. Eine solche Mischung aus Luft und dem Kühlgas hat einen ungünstigen Effekt auf den Betrieb des Kompressors. Deshalb kann die Wandstärke des Hauptkörpers des Kolbens nicht dünner als eine vorgegebene Grenze sein, wenn der Kolben einen geschlossenen, zylindrischen Körper hat und in einem leistungsvariablen Kühlkompres­ sor verwendet wird. Folglich kann so eine genügende Reduzierung des Gewichtes des Kolbens nicht erzielt werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung einen leichtgewichtigen Kolben vorzusehen, der eine geforderte physikalische Beständigkeit aufweist, wenn er in einem leistungsvariablen Taumelscheiben-Kühlkompressor ver­ wendet wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Konstruktion eines Kol­ bens, der in einem leistungsvariablen Taumelscheiben-Kühlkompressor verwendet wird, zu verbessern, um dadurch den Kolben mit einer länge­ ren Lebensdauer zu versehen.

Erfindungsgemäß ist ein leistungsvariabler Taumelscheiben-Kühl­ kompressor vorgesehen, mit folgenden Bauteilen; ein sich axial er­ streckender Zylinderblock, der vordere und hintere Enden, eine Viel­ zahl darin ausgebildeter axialer Zylinderbohrungen aufweist, ein Frontgehäuse, das mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks verbunden ist und ein abgedichtetes Kurbelgehäuse bildet, das sich vor dem vor­ deren Ende des Zylinderblocks erstreckt, ein Rückgehäuse, das mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks verbunden ist und das eine Ansaugkam­ mer für ein Kühlgas vor der Kompression und eine Auslaßkammer für das Kühlgas nach der Kompression bildet, eine drehbar im Zylinderblock und im Frontgehäuse gehaltene Antriebswelle, so daß sich deren Achse axial durch das Kurbelgehäuse erstreckt, eine im allgemeinen kreisförmige Taumelscheibe, die an der Antriebswelle montiert ist, um sich im Kur­ belgehäuse und um eine zur Achse der Antriebswelle senkrechte Achse drehen zu können, eine Vielzahl von sich hin- und herbewegenden Kol­ ben, die in die Zylinderbohrungen des Zylinderblocks eingepaßt sind und mit der Taumelscheibe über Schuhe in Eingriff stehen, und eine Ventilvorrichtung zum Einstellen eines Flüssigkeitskontaktes zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugkammer, um dadurch eine Leistung des Kompressors durch Veränderung einer Druckdifferenz zwischen dem Kur­ belgehäuse und der Ansaugkammer zu steuern, in denen jeder der Viel­ zahl von sich hin- und herbewegenden Kolben Folgendes aufweist;
einen zylindrischen Hauptkörper, der ein sich axial erstreckendes zy­ lindrisches Wandelement, ein erstes Ende, das ein axiales Ende des zy­ lindrischen Wandelements abschließt und als Kompressionsendseite des sich hin- und herbewegenden Kolbens wirkt, und ein zweites Ende auf­ weist, das das andere axiale Ende des zylindrischen Wandelements ab­ schließt und beständig dem Kurbelgehäuse gegenübersteht, wobei der zy­ lindrische Hauptkörper einen Hohlraum hat, mindestens eine erste Durchgangsbohrung, die in dem zylindrischen Wandelement radial ausge­ bildet ist, um eine dauernde Verbindung zwischen dem abgeschlossenen Hohlraum und einer der Vielzahl von Zylinderbohrungen vorzusehen, in der der Kolben eingepaßt ist und mindestens ein zweites Durchgangs­ loch, das im zweiten Ende des zylindrischen Wandelements axial ausge­ bildet ist, um eine dauernde Verbindung zwischen dem geschlossenen Hohlraum und dem Kurbelgehäuse vorzusehen; und
ein sich vom zylindrischen Hauptkörper axial erstreckender Eingriffs­ abschnitt, der eine Aussparung bildet, um einen Umfang der Taumel­ scheibe und die Schuhe aufzunehmen.

Die ersten Durchgangsbohrungen des Kolbens können einen Flüssigkeits­ kontakt zwischen dem geschlossenen Hohlraum des zylindrischen Haupt­ körpers des Kolbens und der entsprechenden Zylinderbohrung vorsehen, in der sich der Kolben hin- und herbewegt. Die zweite Durchgangsboh­ rung kann einen ständigen Flüssigkeitskontakt zwischen dem geschlosse­ nen Hohlraum des zylindrischen Hauptkörpers des Kolbens und des Kur­ belgehäuses vorsehen. Deshalb bleibt beim Stillstand des Kompressors ein Druckpegel des geschlossenen Hohlraums des Kolbens auf einem Pegel erhalten, der im Inneren des Kompressors herrscht. Wenn der Kompressor in Betrieb ist, so daß sich die Kolben hin- und herbewegen, kann je­ doch ein Druckpegel des geschlossenen Hohlraums jedes Kolbens in di­ rekter Antwort auf eine Veränderung des Druckpegels der entsprechenden Zylinderbohrung variiert werden, deren Druckpegel sich entsprechend der Hin- und Herbewegung des Kolbens von einem hohen Druckpegel zu ei­ nem niedrigen Druckpegel, und umgekehrt, verändert. Folglich kann die Dicke des zylindrischen Wandelements des zylindrischen Hauptkörpers jedes Kolbens dünn sein, um dadurch das Gewicht jedes Kolbens zu redu­ zieren. Die Anzahl und das Ausmaß jeder voranstehend beschriebenen er­ sten und zweiten Durchgangsbohrung des Kolbens kann im Einzelnen je nach Bedarf gewählt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kolbens;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt des Kolbens aus Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt des Kolbens entlang der III-III-Linie aus Fig. 1 und erläutert eine geometrische Beziehung zwischen dem Kolben und einer Taumelscheibe eines leistungsvariablen Taumelscheibenkom­ pressors, für den eine Vielzahl von Kolben verwendet werden;

Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht eines Zylinderblocks eines leistungsvariablen Taumelscheibenkompressors und der Kolben, die in dem Zylinderblock eingepaßt sind und zeigt die Anordnung der zweiten Durchgangsbohrungen, die in den Kolben ausgebildet sind;

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt eines leistungsvariablen Taumelschei­ benkompressors gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt eines leistungsvariablen Taumel­ scheibenkompressors gemäß dem Stand der Technik.

Gemäß Fig. 5 besitzt ein erfindungsgemäßer leistungsvariabler Taumel­ scheibenkompressor einen Zylinderblock 30, der eine Vielzahl von Zy­ linderbohrungen 31 aufweist, in denen eine Vielzahl von Kolben 10 ein­ gepaßt sind, um sich darin hin- und herzubewegen. Ein vorderes Ende des Zylinderblocks 30, daß heißt ein linksseitiges Ende in Fig. 5, ist durch ein Frontgehäuse 40 abgeschlossen, um darin ein geschlos­ senes, zylindrisches Kurbelgehäuse 32 zu bilden. Ein hinteres Ende des Zylinderblocks 30, daß heißt ein rechtsseitiges Ende in Fig. 5, ist durch ein Rückgehäuse 50 über eine Ventilplatte 51 abgeschlossen. Das Rückgehäuse 50 ist mit einer darin ausgebildeten Ansaugkammer 52 für ein Kühlgas vor der Kompression und einer Auslaßkammer 53 für ein Kühlgas nach der Kompression versehen, um mit den Zylinderbohrungen 31 über Ansaug- bzw. Auslaßventile in Verbindung zu stehen. Eine axiale Antriebswelle 60 ist so angeordnet, daß sie sich in Axialrichtung durch die Mitte des Zylinderblocks 30 erstreckt und ist drehbar im Zy­ linderblock 30 und dem Frontgehäuse 40 gelagert. Ein drehbarer Träger 61 ist an der Antriebswelle 60 montiert, um sich mit der Antriebswelle 60 drehen zu können. Der drehbare Träger 61 ist ebenso axial durch das Frontgehäuse 40 über ein Drucklager 62 abgestützt. Der drehbare Träger 61 besitzt einen Stützarm, der in das Kurbelgehäuse 31 vorsteht und der ein Ende besitzt, an dem ein Laufelement 63 befestigt ist. Das Laufelement 63 unterstützt beweglich ein kugeliges Lager 64. Im ku­ geligen Lager 64 ist eine Durchgangsbohrung vorgesehen, um ein Ende eines Führungszapfens 65 aufzunehmen. Das andere Ende des Führungszap­ fens 65 ist an einem ringförmigen Antriebselement 66 befestigt, das um die Antriebswelle 60 montiert ist. Eine Vorderfeder 67, ein zylindri­ sches Büchsenelement 68 und eine Hinterfeder 69 sind an die Antriebs­ welle 60 montiert. Das Büchsenelement 68 ist auf der Antriebswelle 60 verschieblich und mit einem Paar Lagerzapfen 70 versehen, die radial in eine Richtung senkrecht zur Achse der Antriebswelle 60 vorstehen. Die Enden des Paars von Lagerzapfen 70 sind schwenkbar in nicht ge­ zeigten Bohrungen des ringförmigen Antriebselements 66 befestigt, so daß das ringförmige Antriebselement 66 nicht nur mit der Antriebswelle 60 gedreht werden kann, sondern auch an den Lagerzapfen 10 um eine Achse senkrecht zur Antriebswelle 60 geschwenkt werden kann.

Eine Taumelscheibe 71 ist an einem Ende des ringförmigen An­ triebselements 66 befestigt, um sich zusammen mit dem ringförmigen An­ triebselement 66 zu bewegen. Damit kann die Taumelscheibe 71 um die Antriebswelle 60 gedreht werden und an den Lagerzapfen 70 um die Achse senkrecht zur Achse der Antriebswelle 60 geschwenkt werden. Die Taumelscheibe 71 steht über innere Schuhe 72 und äußere Schuhe 73 mit den vorstehend beschriebenen sich hin- und herbewegenden Kolben 10 im Eingriff. Wenn die Taumelscheibe 71 um die Antriebswelle 60 gedreht wird, bewegen sich die Kolben 10 in den entsprechenden Zylinderbohrun­ gen 31 des Zylinderblocks 30 hin und her. Auch wenn sich eine Druck­ differenz zwischen einem in dem Kurbelgehäuse 32 vorherrschenden Druck und einem Ansaugdruck des Kompressors verändert, ändert sich ein Kol­ benhub der sich hin- und herbewegenden Kolben 10, um dadurch eine Änderung der Kompressions- und Leistungsabgabe des Kompressors zu ver­ ursachen. Wenn sich der Kolbenhub der jeweiligen Kolben 10 verändert, werden die Taumelscheibe 71 und das ringförmige Antriebselement 66 ge­ schwenkt, so daß sich ein Neigungswinkel der Taumelscheibe 71 gegen­ über einer zur Achse der Antriebswelle 60 rechtwinkligen Fläche, ver­ ändert. Es soll bemerkt werden, daß das Arbeitsprinzip des erfindungs­ gemäßen Kompressors dem eines herkömmlichen Kompressors aus Fig. 6 entspricht.

In Bezug auf die Fig. 1 bis 3 ist jeder der sich hin- und herbewe­ genden Kolben 10, die sich in einem leistungsvariablen Taumelscheiben- Kühlkompressor gemäß Fig. 5 befinden, mit einem sich axial erstrec­ kenden zylindrischen Hauptkörper 12 versehen, der ein hohles, zylindrisches Wandelement 12a aufweist. Erste und zweite Enden 12b und 12c schließen die axialen Enden des hohlen, zylindrischen Wandelements 12a ab. Der Kolben 10 ist ebenso mit einem Arm 16 ausgestattet, der sich axial vom zweiten Ende 12c des zylindrischen Hauptkörpers 12 er­ streckt und der einen Eingriffsabschnitt 17, der an einem Ende des Arms 16 ausgebildet ist, besitzt. Das hohle, zylindrische Wandelement 12a des zylindrischen Hauptkörpers 12 besitzt einen abgeschlossenen Hohlraum 11, wobei dessen Wandstärke und die der ersten und zweiten Enden 12b und 12c reduziert wird, um dadurch das Gewicht des Kolbens 10 zu reduzieren. Des zylindrische Wandelement 12a des zylindrischen Hauptkörpers 12 besitzt eine ringförmige Ölnut 13, die an der Au­ ßenfläche ausgebildet ist, um darin ein Schmieröl aufzunehmen. Die Ölnut 13 des zylindrischen Hauptkörpers 12 ist an einem Teil ausgebil­ det, der sich ständig in der Zylinderbohrung 31 des Zylinderblocks 30, während der Hin- und Herbewegung des Kolbens, befindet. Somit erreicht die Ölnut 13 das Kurbelgehäuse 32 nicht, auch nicht wenn sich der Kol­ ben zu einer Position gemäß Fig. 2 bewegt, daß heißt einem unteren Totpunkt des Kolbens 10. Die Ölnut 13 des zylindrischen Hauptkörpers 12 besitzt an ihrem Boden eine Vielzahl von, zum Beispiel drei in gleichen Winkelabständen angeordneten ersten Durchgangsbohrungen 14, um einen Flüssigkeitskontakt zwischen dem Hauptkörper 12 und dem vor­ stehend beschriebenen abgeschlossenen Hohlraum 11, der sich im Haupt­ körper 12 befindet, zu ermöglichen. Genauso ist eine Vielzahl von, zum Beispiel drei in gleichen Winkelabständen angeordneten zweiten Durchgangsbohrungen 15 im zweiten Ende 12c des zylindrischen Hauptkör­ pers 12 des Kolbens 10 ausgebildet, um einen Flüssigkeitskontakt gemäß Fig. 3 zwischen dem Inneren des Hauptkörpers 12, daß heißt dem vorstehend beschriebenen abgeschlossenen Hohlraum 11 in dem zylindri­ schen Wandelement 12a und außerhalb des Hauptkörpers 12 vorzusehen. Die zweiten Durchgangsbohrungen 15 öffnen sich in Richtung Kurbelge­ häuse 32 des Zylinderblocks 30.

Der Arm 16 des Kolbens 10 erstreckt sich axial von dem zweiten Ende 12c und ist mit dem vorstehend genannten Eingriffsabschnitt 17 verse­ hen, das eine Innenfläche besitzt, die dem zweiten Ende 12c axial ge­ genüberliegt und mit diesem zusammenwirkt, so daß er im Betrieb mit dem Umfang der Taumelscheibe 71 (Fig. 5) über die Schuhe 72 und 73 (Fig. 5) in Eingriff steht.

Wenn die Kolben 10 in dem Kompressor eingebaut sind, steht jeder Kol­ ben 10 durch das zweite Ende 12c und den Eingriffsabschnitt 17 mit der Taumelscheibe in Eingriff und ist gleitend in der Zylinderbohrung 31 des Zylinderblocks 30 eingepaßt. Während des Kompressorbetriebes,ß gleitet die zylindrische Außenfläche des Hauptkörpers 12 des Kolbens 10 an der Wand der Zylinderbohrung 31.

In dem leistungsvariablen Taumelscheibenkompressor, einschließlich der vorstehend beschriebenen sich hin- und herbewegenden Kolben 10, tritt das Kühlgas, wenn die Taumelscheibe 71 durch die Antriebswelle 60 (Fig. 5) gedreht wird, um jeden Kolben 10 in der Zylinderbohrung 31 des Zylinderblocks 30 hin- und herzubewegen, vor der Kompression in die Zylinderbohrung 31 von der Ansaugkammer 52 (Fig. 5) ein, und wird in der Zylinderbohrung 31 durch das erste Ende 12b jedes Kolbens 10 komprimiert, der als Kompressionsendseite des Kolbens 10 wirkt. Das komprimierte Kühlgas wird nachfolgend aus der Zylinderbohrung 31 in die Auslaßkammer 53 (Fig. 5) ausgelassen.

Während der Hin- und Herbewegung der Kolben 10 variiert ein Druck des Kühlgases, der in jeder Zylinderbohrung 31 des Zylinderblocks 30 vor­ herrscht, stark von einem niedrigen Druckpegel oder einem Unterdruck­ pegel bis zu einem sehr hohen Druckpegel, und umgekehrt. Der hohle Hauptkörper 12 des Kolbens 10 unterliegt notwendigerweise großen Druckveränderungen des Kühlgases. Trotzdem erlauben die vorgesehenen ersten Durchgangsbohrungen 14 des zylindrischen Hauptkörpers 12 einen Druckausgleichsbetrieb, in dem sie einen wechselnden Zufluß und Abfluß des Kühlgases zwischen dem geschlossenen Hohlraum 11 des hohlen Haupt­ körpers des Kolbens 10 und der Zylinderbohrung 31 des Zylinderblocks 30 zulassen.

Gleichzeitig wird ein ähnlicher Druckausgleich durch den Kolben 10 ausgeführt, um einen wechselnden Zufluß und Abfluß des Kühlgases zwi­ schen dem geschlossenen Hohlraum 11 des hohlen Hauptkörpers 12 und dem Kurbelgehäuses 32 des Zylinderblocks 30 durch die zweiten Durchgangs­ bohrungen 15 zuzulassen, um dadurch ein allmähliches Zustandekommen des Druckausgleichs zwischen dem Hohlraum 11 und der Zylinderbohrung 31 zu unterstützen. Daher wird eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in der Zylinderbohrung 31 und dem in dem geschlossenen Hohlraum 11 des Kolbens 10 reduziert und deshalb kann dem hohlen, zylindrischen Wandelement 12a des hohlen Hauptkörpers 12 des Kolbens 10 eine dünne Wandstärke gegeben werden, während genügend physikalische Druckbestän­ digkeit erhalten bleibt. Entsprechend kann das Gewicht des Kolbens 10 verringert werden, während eine hohe physikalische Beständigkeit des Kolbens 10 gegen große Druckveränderungen erhalten bleibt, denen der Kolben ausgesetzt ist. So kann eine Verbesserung der Konstruktion ei­ nes Kolbens für einen leistungsvariablen Taumelscheiben-Kühlkompressor ausgeführt werden.

Wenn die Kolben 10 in den Zylinderbohrungen 31 des Zylinderblocks 30 hin- und herbewegt werden, kann der Kolben 10 aufgrund der Ölnut 13 des zylindrischen Hauptkörpers 12 eine Schmierölkomponente von der Wand der Zylinderbohrung 31 abstreifen und auffangen, an der die im Kühlgas enthaltene Schmierölkomponente haftet. Während dem vorstehend beschriebenen Druckausgleich des Kolbens 10 durch die ersten und zwei­ ten Durchgangsbohrungen 14 und 15 tritt das Kühlgas, das eine ausrei­ chende Menge an Schmierölkomponente fein verteilt hat, in die ge­ schlossene Kammer 11 des Hauptkörpers 12 des Kolbens 10 und das Kur­ belgehäuse 32 des Zylinderblocks 30 ein. So werden die inneren beweg­ lichen Elemente des Kompressors, wie die Taumelscheibe 71 und die Schuhe 72 und 73 geschmiert.

In dem Kolben 10, gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Durchgangsbohrungen 15 in Axialrichtung geöffnet zu den Schu­ hen 72 und 73 angeordnet, und deshalb können diese Schuhe 72 und 73 mit einer ausreichenden Menge an Schmieröl durch den Ölfluß des ölver­ teilenden Kühlgases von der geschlossenen Kammer 11 des Kolbens durch die zweiten Durchgangsbohrungen 15 versorgt werden.

Ferner können die Taumelscheibe 71 und die Schuhe 72 und 73 gemäß Fig. 4, die aufgrund der Betriebslage kurz geschmiert werden können, mit einer ausreichenden Menge an Schmieröl versorgt werden, wenn der Kompressor sechs, in gleichen Winkelabständen angeordnete Zylinderboh­ rungen 31 besitzt und wenn der Kolben 10 drei in gleichen Winkelab­ ständen angeordnete, zweite Durchgangsbohrungen 15 besitzt.

Aus der vorangegangenen Beschreibung wird deutlich, daß ein erfin­ dungsgemäßer, leistungsvariabler Kühlkompressor mit einer Vielzahl von hohlen Kolben versehen sein kann, die jeweils einen zylindrischen Hauptkörper aufweisen, der in sich einen geschlossenen Hohlraum bil­ det, der durch eine dünne Wand umschlossen ist, die mit ersten und zweiten Durchgangsbohrungen versehen ist, so daß ein Flüssigkeitskon­ takt zwischen dem geschlossenen Hohlraum des Kolbens und der äußeren Umgebung des Kolbens, vorgesehen ist. Deshalb kann der Kolben ein leichtes Gewicht besitzen und ausreichende physikalische Beständigkeit gegen große aufgebrachte Druckveränderungen aufweisen. Ferner können die zweiten Durchgangsbohrungen des Kolbens, die in Richtung des Kur­ belgehäuses des Kompressors geöffnet sind, eine Versorgung der Taumel­ scheibe und der Schuhe mit einer ausreichenden Menge an Schmiermittel unterstützen.

Ein leistungsvariabler Taumelscheiben-Kühlkompressor hat eine Vielzahl von Kolben, von denen jeder einen zylindrischen, hohlen Hauptkörper aufweist, der sich in einer Zylinderbohrung eines Zylinderblocks hin- und herbewegt, und einen Eingriffsabschnitt, der mit der Taumelscheibe in Eingriff steht. Der zylindrische, hohle Hauptkörper des Kolbens ist mit mindestens einer ersten Durchgangsbohrung, um eine Verbindung zwi­ schen dem Inneren des Hauptkörpers und der Zylinderbohrung vorzusehen, und mit mindestens einer zweiten Durchgangsbohrung versehen, um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Hauptkörpers des Kolbens und einem Kurbelgehäuse des Kompressors vorzusehen, so daß der Kolben eine dünne und leichtgewichtige Wandkonstruktion und eine ausreichende Beständig­ keit gegen große, auf den Kolben aufgebrachte, Druckveränderungen hat.

Claims (2)

1. Leistungsvariabler Taumelscheiben-Kühlkompressor, gekennzeichnet durch folgende Bauteile;
ein sich axial erstreckender Zylinderblock (30), der vordere und hin­ tere Enden und eine Vielzahl von darin ausgebildeten, axialen Zylin­ derbohrungen (31) aufweist, ein Frontgehäuse (40), das mit dem vor­ deren Ende des Zylinderblocks (30) verbunden ist, und ein abgedichte­ tes Kurbelgehäuse (32) darin bildet, das sich vor dem vorderen Ende des Zylinderblocks (30) erstreckt, ein Rückgehäuse (50) das mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks (30) verbunden ist und eine Ansaug­ kammer (52) für ein Kühlgas vor der Kompression und eine Auslaßkammer (53) für das Kühlgas nach der Kompression bildet, eine Antriebswelle (60), die durch den Zylinderblock (30) und das Frontgehäuse (40) dreh­ bar gehalten ist, wobei sich deren Achse axial durch das Kurbelgehäuse (32) erstreckt, eine im allgemeinen kreisförmige Taumelscheibe (71), die an der Antriebswelle (60) befestigt ist, so daß sie in dem Kurbel­ gehäuse (32) mit ihr drehbar ist und um eine zu der Achse der An­ triebswelle (60) rechtwinklige Achse schwenkbar ist, und eine Vielzahl von sich hin- und herbewegenden Kolben (10), die in den Zylinderboh­ rungen (31) des Zylinderblocks (30) eingepaßt sind und mit der Tau­ melscheibe (71) über Schuhe (72, 73) in Eingriff stehen, und eine Ven­ tilvorrichtung zum Einstellen eines Flüssigkeitskontaktes zwischen dem Kurbelgehäuse (32) und der Ansaugkammer (52), um eine Leistung des Kompressors durch Veränderung einer Druckdifferenz zwischen dem Kur­ belgehäuse (32) und der Ansaugkammer (52) zu steuern, wobei jeder der Vielzahl an sich hin- und herbewegenden Kolben (10) aus folgenden Bau­ teilen besteht;
ein zylindrischer Hauptkörper (12), der Folgendes aufweist; ein sich axial erstreckendes zylindrisches Wandelement (12a), ein erstes Ende (12b), das ein axiales Ende des zylindrischen Wandelements (12a), schließt und als eine Kompressionsendseite des sich hin- und herbewe­ genden Kolbens (10) dient, und einem zweiten Ende (12c), der das an­ dere Ende des zylindrischen Wandelements (12a) abschließt und immer dem Kurbelgehäuse (32) gegenübersteht, wobei der zylindrische Haupt­ körper (12) einen Hohlraum (11) und wenigstens eine erste, radiale, in dem zylindrischen Wandelement (12a) ausgebildete Durchgangsbohrung (14) hat, um eine ständige Verbindung zwischen dem geschlossenen Hohl­ raum (11) und einem der Vielzahl an Zylinderbohrungen (31) vorzusehen, in die der Kolben (10) eingepaßt ist, und wenigstens eine zweite, axial ausgebildete Durchgangsbohrung (15) im zweiten Ende (12c) des zylindrischen Wandelements (12a) vorsieht, um eine ständige Verbindung zwischen dem geschlossenen Hohlraum (11) und dem Kurbelgehäuse (32) vorzusehen; und
ein Eingriffsabschnitt (17), der sich axial von dem zylindrischen Hauptkörper (12) erstreckt, um eine Ausnehmung zu bilden, die einen Umfang der kreisförmigen Taumelscheibe (71) und die Schuhe (72, 73) aufnimmt.

2. Leistungsvariabler Taumelscheiben-Kühlkompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Wandelement (12a) des hohlen, zylindrischen Hauptkörpers (12) des Kolbens (10) mit einer ringförmig ausgebildeten Nut (13) versehen ist, so daß eine ringför­ mige Kammer gebildet ist, die immer mit der jeweiligen einen Zylinder­ bohrung (31) in Verbindung steht, wobei die erste Durchgangsbohrung (14) so angeordnet ist, daß eine Verbindung zwischen der ringförmigen Nut (13) und dem geschlossenen Hohlraum (11) des zylindrischen Haupt­ körpers (12) vorgesehen ist.