DE4344818A1 - Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter mit ver­ stellbarer Verdrängung, der verwendet wird, um ein gas­ förmiges Kühlmittel in einem Air-Condition-System eines Fahrzeugs zu verdichten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Taumelscheibenverdichter mit verstell­ barer Verdrängung, dessen Auslaßverdrängung durch Ver­ änderung des Anstellwinkels einer Taumelscheibe auf der Basis des Differenzdrucks zwischen der Ansaugkammer und dem Kurbelgehäuse verstellbar ist.

Ein herkömmlicher Taumelscheibenverdichter mit verstell­ barer Verdrängung, der ein zu bevorzugender Verdichter zur Verwendung in einem Fahrzeug-Air-Condition-System ist, ist aus der Japanischen Offenlegungsschrift JP 58-158382 be­ kannt. Dieser Verdichter regelt den Druck in seinem Kurbel­ gehäuse in Abhängigkeit vom Ansaugdruck, um die Auslaßver­ drängung des Verdichters durch Verändern des Anstellwinkels einer Taumelscheibe in Antwort auf sowohl den Ansaug- als auch den Auslaßdruck zu verändern.

Insbesondere ist bei diesem Kompressor, zum Beispiel wenn eine Kühlleistung oder ein Ansaugdruck in Antwort auf eine hohe Umdrehungsgeschwindigkeit des Kompressors absinkt, ein Balg in einem Auslaßverdrängungs-Regelungsmechanismus auf­ grund des Differenzdruckausgleichs zwischen dem Ansaugdruck und dem Umgebungsdruck gedehnt. Dieses Ausdehnen des Balgs bewirkt den Betrieb eines Ventilmechanismus, der die Kapazität eines Leckagedurchlasses zwischen einer Ansaug­ kammer und einem Kurbelgehäuse vermindert. Der zwischen der Auslaßkammer und dem Kurbelgehäuse angeordnete Gasdurchlaß wird unabhängig von einem separaten Ventilmechanismus geregelt. Damit steigt der Druck im Kurbelgehäuse, d. h. der auf die Rückseite der Kolben wirkende Druck, und bewirkt eine Verkleinerung des Anstellwinkels der Taumelscheibe. Dadurch wird der Hub jedes Kolbens vermindert, so daß eine mit Rücksicht auf den Ansaugdruck zu bevorzugende Gasmenge ausgeschoben wird.

Bei dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Verdichter wird das mit hohem Druck beaufschlagte Kühlgas, das nach Beendi­ gung eines Verdichtungshubs von der Auslaßkammer abgegeben wird, verwendet, um den Druck in dem Kurbelgehäuse anzuhe­ ben. Wenn dieses Kühlgas durch den Gasdurchlaß in das Kurbelgehäuse, oder durch den Leckagedurchlaß in die Ansaugkammer geführt wird, wird dessen Druck vermindert. Folglich ergibt sich der Nachteil, daß die zur Steuerung der Verdrängung verfügbare Kraft um die Menge vermindert ist, die durch diesen verminderten Druck bedingt ist.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Taumelscheiben­ verdichter mit verstellbarer Verdrängung zu schaffen, dessen Energieverlust zur Regelung der Verdrängung ver­ mindert ist.

Die Aufgabe wird mit einem Taumelscheibenverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst erfindungsgemäß hat ein Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung in einem Gehäuse ausgebildete Zylinderbohrungen, in den Zylin­ derbohrungen hin- und hergehend aufgenommene Kolben, wobei jeder Kolben das Volumen einer Arbeitskammer in jeder der Zylinderbohrungen entsprechend der gewählten Hin- und Her­ bewegung jedes Kolbens verändert. In dem Gehäuse sind eine Ansaugkammer und eine Auslaßkammer vorgesehen. Ein Ansaug­ ventil ist vorgesehen, um ein Niederdruckgas durch Ver­ bindung der Arbeitskammer mit der Ansaugkammer während eines Ansaughubs, in dem jeder Kolben sich so bewegt, daß er das Volumen der Arbeitskammer vergrößert, in die Arbeitskammer einzuleiten. Es ist ein Auslaßventil vorge­ sehen, um ein Hochdruckgas in der Arbeitskammer in die Aus­ laßkammer durch Verbindung der Arbeitskammer mit der Aus­ laßkammer während eines Verdichtungshubs, bei dem sich jeder der Kolben so bewegt, daß das Volumen der Arbeits­ kammer zu vermindert wird, einzuleiten. Ein Kurbelgehäuse ist mit jeder Zylinderbohrung auf der Rückseite der Kolben verbunden. In dem Kurbelgehäuse ist eine Antriebswelle drehbar vorgesehen. Eine Taumelscheibe ist kippbar auf der Antriebswelle gehalten und mit jedem der Kolben durch zuge­ hörige Stangen verbunden. Die Taumelscheibe bewegt die Kolben in Antwort auf ihre Schwingbewegung hin und her, und verstellt ihren Anstellwinkel auf der Basis der Druckdif­ ferenz zwischen dem Druck in der Ansaugkammer und dem Druck in dem Kurbelgehäuse, so daß der entsprechende Hub jedes Kolbens zum Einstellen der Auslaßverdrängung in Abhängig­ keit vom Druck in der Ansaugkammer verändert ist. Ein Gas­ versorgungsdurchlaß verbindet jede der Zylinderbohrungen mit dem Kurbelgehäuse, um Gas, welches einen niedrigeren Druck hat als in der Arbeitskammer zur Zeit der Beendigung des Verdichtungshubs, überzuleiten. Ein Zapfgasdurchlaß verbindet das Kurbelgehäuse mit der Ansaugkammer, um Gas aus dem Kurbelgehäuse in die Ansaugkammer einzuleiten. In dem Gasversorgungsdurchlaß oder dem Zapfgasdurchlaß ist ein Druckregelventil vorgesehen, um den Gasdruck in dem Kurbel­ gehäuse durch Öffnen und Schließen eines Durchlasses zu regeln. Es ist ein Ventil vorgesehen, um den Gasver­ sorgungsdurchlaß in der Mitte des Verdichtungshubs jedes Kolbens zu öffnen oder zu schließen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung regeln die Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele unter Bezugnahme auf die bei liegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 8 ein erstes Ausführungsbeispiel eines er­ findungsgemäßen Taumelscheibenverdichters mit verstellbarer Verdrängung;

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Taumelscheibenver­ dichter mit verstellbarer Verdrängung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Verdichter;

Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Drehschieberventils oder Drehventils des Verdichters in Fig. 1;

Fig. 4 eine Abwicklung einer Außenumfangsfläche des Dreh­ ventils in Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Arbeitskammer, dem Kurbelgehäuse und der Ansaugkammer des Verdichters in Fig. 1;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht eines in dem Ver­ dichter in Fig. 1 verwendeten Druckregelventils;

Fig. 7 ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Kolben­ stellung und einem Druck in der Arbeitskammer in dem Ver­ dichter in Fig. 1 zeigt;

Fig. 8 ein Zyklusdiagramm, welches eine Beziehung zwischen der Verdrängung und dem Druck in der Arbeitskammer bei dem Verdichter aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 9 bis 13 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 9 eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenver­ dichters mit verstellbarer Verdrängung;

Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansicht des in dem Ver­ dichter in Fig. 9 verwendeten Druckregelventils;

Fig. 11 eine Perspektivdarstellung des in dem Verdichter in Fig. 9 verwendeten Drehventils;

Fig. 12 eine Abwicklung der Außenumfangsfläche des Dreh­ ventils in Fig. 11;

Fig 13 eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Arbeitskammer, dem Kurbelgehäuse und der An­ saugkammer in dem Verdichter in Fig. 9 zeigt;

Fig. 14 eine Perspektivansicht eines Drehventils in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 15 eine Perspektivansicht eines Drehventils in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 16 eine Teilschnittansicht, die das Drehventil in noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau eines erfindungs­ gemäßen Taumelscheibenverdichters mit verstellbarer Ver­ drängung ist in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel wird unter Beleuchtung der Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben. Wie in Fig.

1 gezeigt ist, hat das Gehäuse eines Taumelscheibenver­ dichters mit verstellbarer Verdrängung (nachfolgend der Einfachheit halber als Verdichter bezeichnet) einen Zylin­ derblock l, ein vorderes Gehäuse 2, welches an dem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 (d. h. auf der linken Seite von Fig. 1) befestigt ist und ein hinteres Gehäuse 4, welches an dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 befestigt ist. Eine Antriebswelle 10 ist mittels einem Paar Radiallager 11, 12, die in dem Zylinderblock 1 bzw. im vorderen Gehäuse 2 angeordnet sind, drehbar gehalten. Die Antriebswelle 10 wird von einem Motor gedreht, der an einem Fahrzeug befestigt sein kann.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a (d. h. in diesem Ausführungs­ beispiel 6 Bohrungen) gleichwinklig um die Antriebswelle 10 angeordnet. Jede Bohrung 1a erstreckt sich längs und par­ allel der Antriebswelle 10 und durchdringt den Zylinder­ block 1. Jede Zylinderbohrung 1a nimmt einen Kolben 21 auf, der hin- und herbewegbar in der zugehörigen Bohrung 1a gleitet.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind eine Ventilplatte 5, eine Auslaßplatte 6 und eine Anschlagplatte 7 aufeinandergelegt und zwischen dem Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 4 angeordnet. Eine Arbeitskammer 30 ist durch die Ventil­ platte 5, die Zylinderbohrung 1a und den Kolben 21 begrenzt. Das Volumen der Arbeitskammer 30 verändert sich in Antwort auf die Hin- und Herbewegung des entsprechenden Kolbens 21. In anderen Worten, wenn der Kolben 21 gemäß der Fig. 1 nach rechts bewegt wird (d. h. im Verdichtungshub), wird das Volumen der Arbeitskammer 30 verkleinert. Wenn der Kolben 21 sich nach links bewegt (d. h. im Ansaughub), wird das Volumen der Arbeitskammer 30 vergrößert.

In der hinteren Hälfte des hinteren Gehäuses 4 ist eine Ansaugkammer 8 koaxial mit der Antriebswelle 10 angeordnet. Die Ansaugkammer 8 hat eine die hintere Abschlußfläche des hinteren Gehäuses 4 durchdringende Bohrung. Die Ansaug­ kammer 8 ist mit jeder der Zylinderbohrungen 1a durch eine Ventilkammer 25 und erste Durchlässe 1c, einen für jede Zylinderbohrung 1a, verbunden. Die Ventilkammer 25 wird durch eine zylindrische Ausnehmung 1b, die in der hinteren Hälfte des Zylinderblocks 1 angeordnet ist, und durch eine zylindrische Ausnehmung 4b, die in der vorderen Hälfte des hinteren Gehäuses 4 ausgebildet ist, gebildet. Das vordere Ende der Ansaugkammer 8 ist zur Ausnehmung 4b offen. Die ersten Durchlässe 1c erstrecken sich radial und winklig von der inneren Umfangsfläche der Ausnehmung 1b zur Vorderseite des Verdichters, und sind zu den zugehörigen Zylinder­ bohrungen 1a offen. Dadurch kann das Niederdruckkühlgas außerhalb des Gehäuses durch die Ansaugkammer 8, die Ventilkammer 25 und jeden ersten Durchlaß 1c in jede Arbeitskammer 30 angesaugt werden.

Ein zylindrisch geformtes Drehschieberventil oder Dreh­ ventil 26, welches als Ansaugventil arbeitet, um die Ver­ bindung zwischen der Ansaugkammer 8 und jeder Arbeitskammer 30 zu erlauben oder zu unterbrechen, ist in der Ventil­ kammer 25 aufgenommen. In dem Vorderabschnitt des Dreh­ ventils 26 ist ein Befestigungsloch 26a vorgesehen. Ein am Endabschnitt der Antriebswelle 10 angeordneter Vorsprung 10a ist über eine Kupplung 27 in dem Loch 26a befestigt. Wenn der Vorsprung 10a in das Loch 26a eingreift, rotiert das Drehventil 26 zusammen mit der Antriebswelle 10 während es die innere Umfangsfläche der Ventilkammer 25 gleitend berührt. Ein Axiallager 32A und eine Tellerfeder 32B sind zwischen dem Drehventil 26 und einer Bodenfläche 4c der Ausnehmung 4b angeordnet. Somit dreht sich das Drehventil 26 sanft, während seine rückwärtige Bewegung durch das Axiallager 32A und die Feder 32B ausgeglichen wird.

Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, dient die äußere Umfangsfläche des Drehventils 26 zur Unterbrechung der Ver­ bindung zwischen der Ansaugkammer 8 und jeder Arbeitskammer 30. Ein Ansaugdurchlaß 28 ist in dem Drehventil 26 ausge­ bildet und erstreckt sich längs der Axialrichtung von der hinteren Endfläche des Ventils 26 zur Vorderseite. Eine Ansaugführungsnut 29 mit einer generell halbkreisförmigen Querschnittsform ist in dem Drehventil 26 ausgebildet, und erstreckt sich von dem vorderen Ende des Ansaugdurchlasses 28 radial auswärts und ist zur Außenumfangsfläche des Ventils 26 offen. Der Ansaugdurchlaß 28 und die Nut 29 bilden einen zweiten Durchlaß, der eine Verbindung zwischen den ersten Durchlässen 1c und der Ansaugkammer 8 gestattet, wenn das Drehventil 26 um einen vorbestimmten Winkel dreht.

Wenn die Außenumfangsfläche des Drehventils 26 entsprechend der Drehung des Ventils 26 einem der ersten Durchlässe 1c gegenüberliegt, ist die Verbindung zwischen der Arbeits­ kammer 30 und der Ansaugkammer 8 unterbrochen. Ferner ist, wenn die Ansaugführungsnut 29 einem der ersten Durchlässe 1c gegenüberliegt, die zugehörige Arbeitskammer 30 mit der Ansaugkammer 8 verbunden.

Andererseits ist, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Auslaßkammer 9 um die Ansaugkammer 8 im hinteren Gehäuse 4 angeordnet. Die Auslaßkammer 9 ist an der hinteren Abschlußfläche des hinteren Gehäuses 4 offen. Eine Vielzahl von Auslaß­ öffnungen 5a, die die Auslaßkammer 9 mit den zugehörigen Arbeitskammern 30 verbinden, sind durch die Ventilplatte 5 gebohrt. Eine Vielzahl von Auslaßventilen 6a, die die zuge­ hörigen Auslaßöffnungen 5a öffnen oder schließen, sind so ausgebildet, daß sie mit den Auslaßöffnungen der Auslaß­ platte 6 übereinstimmen. Wenn das Kühlgas in jeder Arbeits­ kammer 30 in Antwort auf die Bewegung jedes Kolbens 21 ver­ dichtet ist, bewirkt das komprimierte Gas das Öffnen des Auslaßventils 6a. Gleichzeitig wird mit hohem Druck be­ aufschlagtes Kühlgas in der Arbeitskammer 30 durch die Aus­ laßöffnung 5a und die Auslaßkammer 9 auf die Außenseite des Gehäuses geleitet. Ein Anschlag 7a ist so in einer Anschlagplatte 7 ausgebildet, daß er die Öffnungsstellung des Auslaßventils 6a steuert.

Ein Kurbelgehäuse 3 ist im vorderen Gehäuse 2 ausgebildet und ist mit jeder Zylinderbohrung 1a verbunden. Ein Mechanismus, der die Drehung der Antriebswelle 10 in die Hin- und Herbewegung umwandelt und die umgewandelte Bewegung auf die Kolben 21 überträgt, ist in dem Kurbel­ gehäuse 3 angeordnet. Der Mechanismus wird nun detailliert beschrieben. Eine Mitnehmerscheibe 13 ist dem Kurbelgehäuse 3 angeordnet und mit der Antriebswelle 10 drehfest ver­ bunden. Zwischen der Mitnehmerscheibe 13 und dem vorderen Gehäuse 2 ist ein Axiallager 14 angeordnet. Somit rotiert die Mitnehmerscheibe 13 sanft zusammen mit der Antriebs­ welle 10 während sie gleitend das Axiallager 14 berührt.

Eine zylindrisch geformte Gleithülse 18 ist auf der Antriebswelle 10 angeordnet und in vorwärtiger und rück­ wärtiger Axialrichtung hin- und herbewegbar. Ein Lager­ zapfen 16 ist lose auf der Antriebswelle 10 angebracht. Ein Vorsprungsabschnitt 16a des Lagerzapfens 16 ist durch einen Verbindungsstift 19 mit der Gleithülse 18 verbunden. Zudem ist der Lagerzapfen 16 mit der Mitnehmerscheibe 13 ver­ bunden. Genauer gesagt, es ist ein Armabschnitt 13a mit einem Langloch 13b am Außenumfangsabschnitt der Mitnehmer­ scheibe 13 ausgebildet und steht in rückwärtiger Richtung vor. Ein Kupplungsstift 15 ist so an dem Außenumfangs­ abschnitt des Lagerzapfens 16 befestigt, das er mit dem Armabschnitt 13a übereinstimmt und in das Langloch 13b ein­ greift.

Deshalb dreht sich der Lagerzapfen 16 zusammen mit der Antriebswelle 10 und der Mitnehmerscheibe 13. Der Lager­ zapfen 16 ist um den Kupplungsstift 19 drehbar. Wenn der Lagerzapfen 16 um den Kupplungsstift 19 dreht, gleitet der Kupplungsstift 15 längs des Langlochs 13b und ferner bewegt sich die Gleithülse 18 längs der Antriebswelle 10. Ein Anstellgrad des Lagerzapfens 16 entspricht dem Winkel zwischen dem Lagerzapfen 16 und einer zu der Antriebswelle 10 senkrechten Fläche.

Eine Federaufnahme 23 ist an der Antriebswelle 10 befestigt. Eine Schraubenfeder 24 ist so zwischen der Federaufnahme 23 und der Gleithülse 18 angeordnet, daß sie dazwischen zusammengedrückt ist. Die Schraubenfeder 24 beaufschlagt die Gleithülse 18 derart, daß der Anstell­ winkel der Taumelscheibe 17 zunehmen kann. Die Zunahme des Anstellwinkels vergrößert den Hub der Kolben 21, so daß die aus Arbeitskammern 30 ausgestoßene Kühlgasmenge vergrößert ist.

Die Taumelscheibe 17 ist an dem Vorsprungsabschnitt 16a des Lagerzapfens 16 angebracht. Ein Stift 17a ist bewegbar in die Taumelscheibe 17 eingesetzt. Eine Drehsperre 20, mit der der Stift 17a in Eingriff ist, ist am Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 2 befestigt. Der Eingriff von Stift und Drehsperre verhindert die Drehung der Taumel­ scheibe 17, erlaubt jedoch die Schwingbewegung in vor- und rückwärtiger Richtung.

Jeder Kolben 21 ist mittels einer Kolbenstange 22 mit der Taumelscheibe 17 gekuppelt. Entsprechend wird, wenn die Antriebswelle 10 gedreht wird, die Drehung über die Mit­ nehmerscheibe 13, den Kupplungsstift 15 und den Lagerzapfen 16 zu der Taumelscheibe 17 übertragen. Die Taumelscheibe 17 wird in vor- und rückwärtiger Richtung geschwungen, während ihre Drehung verhindert ist. Diese Schwingbewegung wird dann über die zugehörigen Kolbenstangen 22 auf die Kolben 21 übertragen. Auf diese Weise wird die Drehung der Antriebswelle 10 in die lineare Hin- und Herbewegung der Kolben 21 umgewandelt. Im Ergebnis werden die Kolben 21 nacheinander in den zugehörigen Zylinderbohrungen 1a mit unterschiedlicher zeitlicher Abstimmung hin- und herbewegt.

Um eine Leckage des mit hohem Druck beaufschlagten, durch die Kolben 21 in den Arbeitskammern 30 verdichteten Gases in die Ventilkammer 25 zu verhindern, ist der Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Drehventils 26 und der Ventilkammer 25 vorzugsweise minimiert. Andererseits ist es wichtig, daß der Spalt relativ groß gewählt wird, um ein sanftes Drehen des Drehventils 26 in der Ventilkammer zu erzielen.

Um den oben beschriebenen widersprüchlichen Anforderungen gerecht zu werden, hat dieses Ausführungsbeispiel den folgenden Aufbau. Um ein sanftes Drehen des Drehventils 26 zu erzielen, ist ein zu bevorzugender Spalt zwischen der Ventilkammer 25 und dem Drehventil 26 vorgesehen. Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, ist eine endlose Gas- Bypass-Nut 31 mit einer Niederdrucknut 31a, einer Hoch­ drucknut 31b und einem Paar Verbindungsdurchlässe 31c, 31d in der Außenumfangsfläche des Drehventils 26 ausgebildet. Die Hoch- und Niederdrucknuten 31a, 31b erstrecken sich längs der Achsenlinie und parallel dazu. Die Niederdrucknut 31a ist so ausgebildet, daß sie mit dem ersten Durchlaß 1c der Zylinderbohrung 1a auf der Niederdruckseite über­ einstimmt, wenn die Hochdrucknut 31b mit dem ersten Durch­ laß 1c der Zylinderbohrung 1a zur Zeit der Beendigung des Auslaßhubs übereinstimmt. Die Verbindungsdurchlässe 31c, 31d erstrecken sich längs dem Umfang des Drehventils 26, während der erste Durchlaß 1c zwischen ihnen angeordnet ist, und sind mit der Hoch- und Niederdrucknut 31b, 31a verbunden. Gemäß diesem Aufbau wird, nachdem das hoch­ bedruckte Kühlgas in den Arbeitskammern 30 in den Spalt zwischen der Ventilkammer 25 und dem Drehventil 26 durch den ersten Durchlaß 1c eingeführt wurde, nahezu das ganze Gas in der Nut 31 aufgenommen. Dadurch wird die Leckage des Gases aus den Arbeitskammern 30 in die Ventilkammer 25 ver­ hindert.

Wenn das Ausschieben des Kühlgases aus einer bestimmten Zylinderbohrung 1a beendet ist, liegt die Hochdrucknut 31b dem ersten Durchlaß 1c der bestimmten Zylinderbohrung 1a gegenüber. Dadurch wird das in der Arbeitskammer 30 verbleibende Gas durch den ersten Durchlaß 1c in die Hoch­ drucknut 31b geleitet, wenn der Kolben im oberen Totpunkt ist. Gleichzeitig beginnt in der anderen Zylinderbohrung 1a der Verdichtungshub, nachdem das Ansaugen des Kühlgases beendet ist, so daß die Niederdrucknut 31a dem ersten Durchlaß 1c der anderen Zylinderbohrung 1a gegenüberliegt. Dadurch fließt das verbleibende, die Hochdrucknut 31b geleitete Gas durch die Verbindungsdurchlässe 31c, 31d in die Niederdrucknut 31a und wird dann durch den ersten Durchlaß 1c in die Zylinderbohrung 1a im Verdichtungshub geleitet. In diesem Ausführungsbeispiel tritt im Ergebnis kaum eine Wiederausdehnung des verbleibenden Gases auf, während die Zylinderbohrung 1a im Ansaughub ist, so daß das Kühlgas in der Ansaugkammer 8 zuverlässig in die zuge­ hörigen Zylinderbohrungen 1a angesaugt wird.

Bei einem Verdichter dieses Typs kann dessen Ausschub­ verdrängung kontinuierlich durch Veränderung des Anstell­ winkels der Taumelscheibe 17 verändert werden. Je kleiner der Anstellwinkel wird, umso geringer wird der Hub, wodurch die Ausschubverdrängung vermindert ist. Der Anstellwinkel der Taumelscheibe 17 ist durch die Druckdifferenz ΔP zwischen dem auf den Kolben 21 auf der Arbeitskammerseite 30 wirkenden Ansaugdruck Ps und dem auf den Kolben auf der Kurbelgehäuseseite 3 wirkenden Kurbelgehäusedruck Pc bestimmt.

Wenn die Differenz ΔP zunimmt, dreht sich die Taumelscheibe 17 um den Kupplungsstift 15, um den Anstellwinkel zu vermindern. Wenn die Differenz ΔP entsprechend der Kühllast verändert wird, kann die für die Kühllast erforderliche Kühlgasmenge ausgeschoben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wenn der Ansaugdruck proportional zur Kühllast verändert wird, durch Einstellen des Kurbelgehäusedrucks Pc die zu bevorzugende Menge an Kühlgas in Antwort auf die Kühllast ausgeschoben werden. Ein Mechanismus zur Regelung des Kurbelgehäusedrucks Pc wird nun beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Gasversorgungsdurchlaß 33 zur Führung des durch die Kolben 21 komprimierten Gases in das Kurbelgehäuse 3 vorgesehen. Der Gasversorgungs­ durchlaß 33 hat die ersten Durchlässe 1c, den Verbindungs­ durchlaß 26b des Drehventils 26, die Bodenfläche der Aus­ nehmung 1b, einen ringförmigen Raum S und einen zweiten Durchlaß g.

Wie oben beschrieben ist, sind die ersten Durchlässe 1c zu den Zylinderbohrungen 1a offen. Der erste Durchlaß 1c hat zwei Funktionen. Die erste Funktion ist, die Ansaugkammer 8 mit der entsprechenden Arbeitskammer 30 zu verbinden. Die zweite Funktion ist es, das Kurbelgehäuse 3 mit der ent­ sprechenden Arbeitskammer 30 zu verbinden. Ein Ende des Verbindungsdurchlasses 26b ist zur Außenumfangsfläche des Drehventils 26 offen. Das andere Ende ist zur vorderen Fläche des Drehventils 26 offen. Die Öffnung des Verbin­ dungsdurchlasses 26b in der Außenumfangsfläche des Dreh­ ventils 26 liegt dem ersten Durchlaß 1c gegenüber, wenn der zugehörige Kolben 21 in der Mitte des Verdichtungshubs ist. Der Verbindungsdurchlaß 26b hat einen kleineren Durchmesser als der erste Durchlaß 1c, so daß er als Drossel wirken kann. Der zweite Durchlaß hat einen Spalt g in dem Radial­ lager 12, welches die Antriebswelle 10 in dem Zylinderblock 1 abstützt.

Das Drehventil 26 hat zwei Funktionen. Die erste Funktion ist es, die Verbindung zwischen der Ansaugkammer 8 und dem ersten Durchlaß 1c zu ermöglichen und zu unterbrechen. Die zweite Funktion ist es, die Verbindung zwischen dem Raum S und dem ersten Durchlaß 1c zu ermöglichen und zu unter­ brechen. Das Radiallager 12 hat zwei Funktionen. Die erste Funktion ist es, die Antriebswelle 10 drehbar zu halten. Die zweite Funktion ist es, den Raum S mit dem Kurbel­ gehäuse 3 zu verbinden.

Wenn das Drehventil 26 in eine Position dreht, in der die Öffnung des Verbindungsdurchlasses 26b auf der Außen­ umfangsflächenseite dem zugehörigen ersten Durchlaß 1c gegenüberliegt, ist die Arbeitskammer 30 über den Gasver­ sorgungsdurchlaß 33 mit dem Kurbelgehäuse 3 verbunden. Zu dieser Zeit ist der zugehörige Kolben 21 in der Mitte des Kompressionshubs. Dadurch wird ein Teil des Kühlgases mit einem Zwischendruck zwischen den Drücken, wenn der Kolben 21 am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt ist, durch den Gasversorgungsdurchlaß 33 in das Kurbelgehäuse 3 geführt. Wenn der Verbindungsdurchlaß 26b dem ersten Durch­ laß 1c nicht gegenüberliegt, ist die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 30 und dem Kurbelgehäuse 3 durch die Außenumfangsfläche des Drehventils 26 unterbrochen.

Die auf dem Öffnen oder Schließen des Gasversorgungs­ durchlasses 33 basierende Veränderung des Drucks der Arbeitskammer 30 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Wenn sich der Kolben 21 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, d. h. im Ansaughub, bewegt, wird der Druck in den Arbeitskammern 30 konstant gehalten. Wenn der Kolben 21 nach Beendigung des Ansaughubs in den Ver­ dichtungshub geschoben wird, steigt der Druck in der Arbeitskammer 30 graduell an. Der Gasversorgungsdurchlaß 33 wird zu Beginn des Verdichtungshubs für eine vorbestimmte Zeitspanne geöffnet, so daß die Arbeitskammern 30 und das Kurbelgehäuse 3 miteinander verbunden sind. Das Kühlgas wird (mit einem Zwischendruck Pn zwischen dem Ansaugdruck Ps und dem Auslaßdruck Pd) von den Arbeitskammern 30 in das Kurbelgehäuse 3 geführt.

Wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist, ist ein Zapfgas­ durchlaß 34, der das Kurbelgehäuse 3 mit der Ansaugkammer 8 verbindet, in dem Zylinderblock 1, der Ventilplatte 5 und dem hinteren Gehäuse 4 angeordnet. Der Zapfgasdurchlaß 34 hat eine auf der Kurbelgehäuseseite 3 angeordnete Öffnung 34a und eine an der Ansaugkammerseite 8 angeordnete Öffnung 34b. Ein Druckregelventil 35 zum Regeln des Drucks im Kurbelgehäuse 3 ist in dem Zapfgasdurchlaß 34 angeordnet, um den Durchgang 34 zu öffnen oder zu schließen.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist das Druckregelventil 35 in einem inneren Raum 4d des hinteren Gehäuses 4 untergebracht und hat ein Ventilgehäuse 36 und ein zylindrisches Gehäuse 49, welches unter dem Ventilgehäuse 36 angeordnet ist. Ein Paar Dichtungen 57, 58 ist zwischen dem Ventilgehäuse 36 und dem Raum 4d angeordnet, wobei die Dichtungen in vertikaler Richtung um eine vorbestimmte Entfernung vonein­ ander beabstandet sind. Der Raum 4d ist durch diese Dichtungen 57, 58 in drei Abschnitte unterteilt. In der Innenwand des Ventilgehäuses 36 ist eine Öffnung 36a ausge­ bildet, die die Außenseite des Ventilgehäuses 36 mit der Innenseite, zwischen der oberen Dichtung 57 und der unteren Dichtung 58, verbindet. Eine Ventilkammer 39, die ein Teil des Zapfgasdurchlasses 34 ist, ist in dem Ventilgehäuse 36 angeordnet. Ein Ventilsitz 37 ist in der Mitte der Ventil­ kammer 39 angeordnet. Ein kugelförmiges Ventil 38 ist in dem Ventilsitz 37 angeordnet und berührt diesen oder wird aus dem Zapfgasdurchlaß 34 bzw. vom Ventilsitz 37 freige­ geben, um den Zapfgasdurchlaß 34 zu öffnen oder zu schließen. Ein Paar Federaufnahmen 41, 42 ist in der Ventilkammer 39 angeordnet. Eine Feder 40 ist zwischen den Federaufnahmen 41, 42 angeordnet und dazwischen zusammen­ gedrückt. Die Feder 40 belastet das Ventil 38 ständig in einer Richtung, in der der Ventilsitz 37 geöffnet wird (d. h. abwärts in Fig. 1 und 6).

Gemäß Fig. 6 ist eine Membran 44 zwischen dem Ventilgehäuse 36 und dem zylindrischen Gehäuse 49 angeordnet, um das kugelförmige Ventil 38 anzuheben und den Ventilsitz 37 zu schließen. Eine Druckaufnahmekammer 47 ist auf der Ober­ seite der Membran 44 angeordnet. Eine Konstantdruckkammer 53 ist an der Unterseite der Membran 44 angeordnet. Die Druckaufnahmekammer 47 ist mit der Ansaugkammer 8 über einen Verbindungsdurchlaß 48 verbunden. Das Kühlgas in der Ansaugkammer 8 wirkt über den Durchlaß 48 und die Ansaug­ kammer 8 auf die obere Fläche der Membran 44 ein. Eine zusammengedrückte Feder 46 ist in der Kammer 47 angeordnet, um eine Federaufnahme 45 auf der Membran 44 ständig abwärts zu beaufschlagen. Die Konstantdruckkammer 53 ist hermetisch abgedichtet, so daß der Innendruck darin konstant gehalten ist. Unterhalb der Membran 44, in der Konstantdruckkammer 53, ist eine Feder 50 angeordnet, die zusammengedrückt ist und eine Federaufnahme 51 ständig aufwärts beaufschlagt. Die Membran 44 biegt sich in Abhängigkeit von den Drücken, die auf die obere und die untere Seite der Membran 44 auf­ gebracht werden, entweder zur oberen oder unteren Seite. Eine Betätigungsstange 43 ist zwischen der Federaufnahme 45 und dem Ventil 38 angeordnet. Die Veränderung der Stellung der Membran 44 wird über die Betätigungsstange 43 auf das Ventil 38 übertragen.

Die Arbeitsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nun beschrieben.

Wenn das Kühlgas in der Arbeitskammer 30 durch den zuge­ hörigen Kolben 21 komprimiert wird, fließt ein Teil des komprimierten Kühlgases als Nebengas durch den Spalt zwischen dem Kolben 21 und der Zylinderbohrung 1a direkt in das Kurbelgehäuse 3. Zu Beginn des Verdichtungshubs liegt der Verbindungsdurchlaß 26b dem ersten Durchlaß 1c in Antwort auf die Drehung des Drehventils 26 gegenüber, so daß die zugehörige Arbeitskammer 30 und das Kurbelgehäuse 3 über den Gasversorgungsdurchlaß 33 für eine vorbestimmte Zeitspanne miteinander verbunden sind. Entsprechend dieser Verbindung fließt das Kühlgas mit einem Zwischendruck Pn in der Arbeitskammer 30 durch den Gasversorgungsdurchlaß 33 in das Kurbelgehäuse 3. Wenn das Nebengas und das Kühlgas mit dem Zwischendruck Pn in das Kurbelgehäuse 3 fließen, steigt der Innendruck darin. Das Kühlgas in dem Kurbelgehäuse 3 wird durch den Zapfgasdurchlaß 34 in die Ansaugkammer 8 geführt. Indes wird der Druck im Kurbelgehäuse 3 auf folgende Weise durch das Druckregelventil 35, das in der Mitte des Zapfgasdurchlasses 34 angeordnet ist, geregelt.

Wenn der Druck in der Ansaugkammer 8 (Ansaugdruck Ps) infolge einer Verminderung der Kühllast abfällt, fällt der Druck in der Druckaufnahmekammer 47 ab, so daß sich die Membran 44 in dem Druckregelventil 35 nach oben biegt. Wenn sich die Membran 44 nach oben biegt, bewegt sich die Betätigungsstange 43 nach oben, so daß das Ventil 38 ange­ hoben wird und den Ventilsitz 37 berührt, um den Zapfgas­ durchlaß 34 zu verschließen. Dementsprechend wird das Kühl­ gas im Kurbelgehäuse 3 nicht in die Ansaugkammer 8 geführt, und ermöglicht, daß der Druck Pc im Kurbelgehäuse hoch bleibt.

Im Gegensatz dazu steigt der Druck in der Druckaufnahme­ kammer 47 an, wenn der Ansaugdruck Ps infolge eines Anstiegs der Kühllast ansteigt, so daß sich die Membran 44 im Druckregelventil 35 nach unten biegt. Folglich bewegt sich die Betätigungsstange 43 nach unten, so daß das Ventil 38 nach unten gezogen wird, um die Innenseite des Ventil­ gehäuses 36 durch ein Loch 36a des Gehäuses 36 mit einer Öffnung 34a des Zapfgasdurchlasses 34 auf der Kurbel­ gehäuseseite 3 zu verbinden. Im Ergebnis wird das Kühlgas im Kurbelgehäuse 3 durch die Öffnung 34a des Zapfgas­ durchlasses 34, das Loch 36a, das Ventilgehäuse 36, einen Filter 59 und eine Öffnung 34b in die Ansaugkammer 8 geführt und bewirkt einen Druckabfall des Drucks Pc im Kurbelgehäuse 3. Der Druck im Kurbelgehäuse 3 wird ent­ sprechend der Veränderung des Ansaugdrucks Ps eingestellt.

Wenn der Druck Ps infolge einer Verminderung der Kühllast absinkt, steigt der Druck im Kurbelgehäuse Pc, der vom Kurbelgehäuse 3 ausgehend auf die Kolben 21 aufgebracht wird. Die Differenz ΔP zwischen dem Druck Pc im Kurbel­ gehäuse 3 und dem Ansaugdruck Ps steigt. Folglich nimmt der Hub jedes Kolbens 21 ab und der Anstellwinkel der Taumel­ scheibe 17 wird vermindert, so daß die Ausschubverdrängung ebenfalls abnimmt.

Umgekehrt nimmt, wenn der Ansaugdruck Ps infolge eines Anstiegs der Kühllast ansteigt, der Druck Pc, der von der Kurbelgehäuseseite 3 auf den Kolben 21 wirkt ab, so daß die Druckdifferenz ΔP abnimmt. Folglich ist der Hub jedes Kolbens 21 vergrößert, um den Anstellwinkel der Taumel­ scheibe 17 zu vergrößern, so daß die Ausschubverdrängung vergrößert ist.

Ein elektromagnetisches Regelventil (nicht dargestellt), das durch eine äußere Antriebskraft geöffnet oder ge­ schlossen werden kann, kann anstelle des Druckregelventils 35 verwendet werden.

Wie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist der Gasversorgungsdurchlaß 33 zur Verbindung der Zylinder­ bohrungen 1a mit dem Kurbelgehäuse 3 vorgesehen. Das Dreh­ ventil 26 ist zum Öffnen des Gasversorgungsdurchlasses 33 vorgesehen, während der zugehörige Kolben 21 im Ver­ dichtungshub ist. Ein Zwischendruck Pn zwischen dem Druck zu Beginn des Verdichtungshubs (d. h. der niedrigste Druck) und dem Druck bei Vollendung der Verdichtung (d. h. der höchste Druck) wird, während einer vorbestimmten Zeitspanne beim Verdichtungshub, dem Kurbelgehäuse 3 zugeführt. Daher kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Energieverlust zur Regelung der Verdrängung im Vergleich zum herkömmlichen Verdichter, bei dem das mit hohem Druck beaufschlagte Kühl­ gas von der Auslaßkammer ins Kurbelgehäuse geführt wird, vermindert werden.

In Fig. 8 ist die Druckänderung in der Arbeitskammer 30 eines herkömmlichen Ausführungsbeispiels mit einer aus­ gezogenen Linie dargestellt. Die Druckänderung in der Arbeitskammer 30 bei dem erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispiel ist in Fig. 8 durch eine unterbrochene Linie dar­ gestellt. Wie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wird Kühlgas mit einem Zwischendruck Pn zeitweise von dem Gasversorgungsdurchlaß 33 in das Kurbelgehäuse 3 geführt, und zwar in der Mitte des Verdichtungshubs, während dem sich der zugehörige Kolben 21 vom unteren Tot­ punkt zum oberen Totpunkt bewegt. Der Druck in der Arbeits­ kammer 30 fällt entsprechend der in der Mitte des Ver­ dichtungshubs abgeführten Gasmenge ab. Dadurch sinkt im Vergleich zum herkömmlichen Ausführungsbeispiel die Energieabgabe des Verdichtungshubs um den der schraffierten Fläche in Fig. 8 entsprechenden Betrag. Dadurch kann der Druck des Kühlgases bei maximaler Ausschubverdrängung abfallen, verbleibt aber, im Vergleich zum herkömmlichen Ausführungsbeispiel, innerhalb des zulässigen Bereichs.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die ersten Durchlässe 1c zum Zuführen des Kühlgases in die zugehörigen Arbeitskammern 30 einen Teil des Gasversorgungsdurchlasses 33 zur Regelung der Verdrängung. Somit ist es nicht notwendig einen besonderen Durchlaß zur Verbindung der Arbeitskammern 30 mit der Ventilkammer 25 in dem Zylinder­ block 1 vorzusehen. Ferner wird in diesem Ausführungs­ beispiel der in dem Radiallager 12 begrenzte Spalt g als Teil des Gasversorgungsdurchlasses 33 verwendet. Somit ist es nicht erforderlich, einen besonderen Durchlaß zur Ver­ bindung der Ausnehmung 1b mit dem Kurbelgehäuse 3 in dem Zylinderblock 1 vorzusehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der ringförmige Raum S, der um die Antriebswelle 10 zwischen der Bodenfläche der Ausnehmung 1b und dem Drehventil 26 begrenzt ist, als Teil des Gasversorgungsdurchlasses 33 verwendet. Deshalb muß kein besonderer Durchlaß zur Verbindung des Drehventils 26 mit dem Spalt g zusätzlich vorgesehen werden. Um den Gas­ versorgungsdurchlaß 33 herzustellen, muß nur der Ver­ bindungsdurchlaß 26b in dem Drehventil 26 zusätzlich vorge­ sehen werden. Somit ist der Gasversorgungsdurchlaß 33 ein­ fach herzustellen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 beschrieben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Ort, an dem der Gasversorgungsdurchlaß 33 zur Regelung der Verdrängung aus­ gebildet ist, die Position, in der das Druckregelventil 35 angeordnet ist und der Ort, an dem der Zapfgasdurchlaß 34 ausgebildet ist, grundsätzlich anders als im ersten Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben. Deshalb sind die Bauteile, die in diesem Ausführungsbeispiel gleich denen des beschrie­ benen ersten Ausführungsbeispiels sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß deren Erklärung unterbleiben kann. Die Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels betont lediglich die Unterschiede zum ersten Ausführungs­ beispiel.

Wie in den Fig. 9 und 11 gezeigt ist, ist der Gasver­ sorgungsdurchlaß aus den ersten Durchlässen 1c, einer ring­ förmigen Nut 54, einer verlängerten Nut 55 und einem Durch­ laß 56 gebildet. Die ringförmige Nut 54 erstreckt sich in Umfangsrichtung an einem Ort, der von dem der Ansaug­ führungsnut 29 am äußeren Umfang des Drehventils 26 ver­ schieden ist. Die verlängerte Nut 54 ist so am Außenumfang des Drehventils 26 angeordnet, daß sie mit der Öffnung am Außenumfang des Verbindungsdurchlasses 26b im ersten Aus­ führungsbeispiel phasengleich ist. Die verlängerte Nut 55 erstreckt sich von der Nut 54 linear in rückwärtiger Richtung längs der Achse des Drehventils 26. Der Durchlaß 56 ist in dem Zylinderblock 1, der Ventilplatte 5 und dem hinteren Gehäuse 4 angeordnet. Ein Ende des Durchlasses 56 ist zur Innenumfangsfläche der Ausnehmung 1b offen und mit der Nut 54 verbunden. Das andere Ende des Durchlasses 56 ist zum Kurbelgehäuse 3 offen.

Ein in Fig. 10 dargestelltes Druckregelventil 35 ist in der Mitte des Durchlasses 56 angeordnet. Das Ventil 35 ist zum Einstellen des Drucks in dem Kurbelgehäuse 3 durch ent­ sprechendes Öffnen oder Schließen des Gasversorgungs­ durchlasses 33 vorgesehen. Das Ventil 35 hat, abgesehen von der Position des Ventilsitzes 37, generell den gleichen Aufbau wie das im ersten Ausführungsbeispiel. Die Druckauf­ nahmekammer 47 im Druckregelventil 35 ist durch einen Ver­ bindungsdurchlaß 48 mit der Ansaugkammer 8 verbunden. Die stromaufwärtige Seite des Ventils 38 ist über die Innen­ seite des Ventilgehäuses 36, einen Filter 59 und die Ventilseite des Durchlasses 56 mit der Innenumfangsfläche der Ausnehmung 1b verbunden. Die stromabwärtige Seite des Ventils 38 ist über die Öffnung 36a des Ventilgehäuses 36 und die Kurbelgehäuseseite des Durchlasses 56 mit dem Kurbelgehäuse 3 verbunden.

Das Druckregelventil 35 arbeitet entsprechend der Kühllast in der folgenden Weise. Wenn die Kühllast fällt, so daß der Ansaugdruck Ps der Ansaugkammer 8 abfällt, wird der Druck in der Druckaufnahmekammer 47 ebenfalls vermindert. Folglich biegt sich die Membran 44 nach oben, so daß sich die Betätigungsstange 43 aufwärts bewegt. Diese Aufwärts­ bewegung der Stange 43 bewirkt ein Abheben des Ventils 38 vom Ventilsitz 37. Dann sind die Ventilseite und die Kurbelgehäuseseite des Durchlasses 56 miteinander ver­ bunden.

Umgekehrt nimmt, wenn die Kühllast ansteigt, so daß der An­ saugdruck Ps ansteigt, der Druck in der Kammer 47 ebenfalls zu. Folglich biegt sich die Membran 47 nach unten, so daß sich die Betätigungsstange 43 abwärts bewegt. Diese Abwärtsbewegung der Stange 43 bewirkt, daß das Ventil 38 den Ventilsitz 37 berührt, um den Durchlaß 56 zu schließen.

Der Zapfgasdurchlaß 34 wird von dem in dem Radiallager 12 begrenzten Spalt g, dem ringförmigen Raum S um die Antriebswelle 10, der zwischen der Bodenfläche der Aus­ nehmung 1b und dem Drehventil 26 angeordnet ist, und dem Verbindungsdurchlaß 26c gebildet. Der Spalt g, der Raum S und der Ansaugdurchlaß 28 sind mit denen im ersten Aus­ führungsbeispiel identisch. Der Verbindungsdurchlaß 26c er­ streckt sich parallel zur Achse des Drehventils 26. Das vordere Ende des Durchlasses 26c ist zum Raum S, und das hintere Ende zur Ansaugführungsnut 29 offen. Der Durchlaß 26c hat einen kleinen Durchmesser, so daß er als Drossel wirken kann. Im Zapfgasdurchlaß 34 ist kein Druckregel­ ventil 35 vorgesehen.

Bei dem Verdichter mit dem zuvor beschriebenen Aufbau gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels fließt, wenn der Kolben im Verdichtungshub ist, das Nebengas direkt durch den Spalt zwischen jedem Kolben 21 und der zugehörigen Zylinder­ bohrung 1a in das Kurbelgehäuse 3.

Zu Beginn des Verdichtungshubs liegt die Nut 55 in Antwort auf die Drehung des Drehventils 26 dem ersten Durchlaß 1c gegenüber. Folglich fließt das Kühlgas mit dem Zwischen­ druck Pn der Arbeitskammer 30 durch den ersten Durchlaß 1c, die Nut 55 und die ringförmige Nut 54 in den Durchlaß 56.

Zu dieser Zeit fließt, wenn die Kühllast gering (d. h. der Ansaugdruck Ps ist niedrig), und das Ventil 38 in dem Druckregelventil 35 vom Ventilsitz 37 entfernt ist, das Kühlgas mit dem Zwischendruck Pn in der Arbeitskammer 30 durch den Durchlaß 56 in das Kurbelgehäuse 3. Da das Neben­ gas und das Kühlgas mit Zwischendruck Pn in das Kurbel­ gehäuse 3 fließen, steigt der Druck in dem Kurbelgehäuse 3 an. Die Differenz ΔP ist, infolge der Verminderung des von der zugehörigen Arbeitskammerseite 30 auf den Kolben 21 aufbrachten Ansaugdrucks Ps und des Anstiegs des auf die Rückseite des Kolbens 21 wirkenden Drucks Pc im Kurbel­ gehäuse 3, vergrößert. Folglich ist der Hub des Kolbens 21 verringert, um den Anstellwinkel der Taumelscheibe 17 zu vermindern. Daher ist die Ausschubverdrängung vermindert.

Umgekehrt ist, wenn die Kühllast groß ist (d. h. der Ansaug­ druck Ps ist hoch) und das Ventil 38 im Druckregelventil 35 auf dem Ventilsitz 37 aufsitzt, die Verbindung zwischen der Arbeitskammerseite 30 und der Kurbelgehäuseseite 3 des Durchlasses 56 unterbrochen. Entsprechend fließt das Kühl­ gas mit dem Zwischendruck Pn nicht von der Arbeitskammer 30 in das Kurbelgehäuse 3. Folglich ist der Druck in dem Kurbelgehäuse 3 vermindert. Wenn der Ansaugdruck Ps ansteigt und der Druck im Kurbelgehäuse 3 abnimmt, nimmt die Differenz ΔP zwischen den beiden Drücken ab. Folglich ist der Hub des Kolbens 21 vergrößert, so der Anstellwinkel der Taumelscheibe 17 vergrößert ist. Dann nimmt die Auslaßverdrängung entsprechend zu.

Das Kühlgas in dem Kurbelgehäuse 3 wird durch den Zapfgas­ durchlaß 34 (d. h. den Spalt g im Radiallager 12, den ring­ förmigen Raum S, den Verbindungsdurchlaß 26c und die Ansaugführungsnut 29) in die Ansaugkammer 8 geführt.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, das Kühlgas mit einem Zwischen­ druck Pn zwischen dem Druck zu Beginn der Verdichtung (d. h. der niedrigste Druck) und dem Druck bei Vollendung des Ver­ dichtungshubs (d. h. der höchste Druck) während des Verdich­ tungshubs in das Kurbelgehäuse 3 geführt. Daher kann, ver­ glichen mit dem herkömmlichen Verdichter, bei dem hoch­ verdichtetes Kühlgas von der Auslaßkammer in das Kurbel­ gehäuse geführt wird, der Energieverbrauch zur Steuerung der Verdrängung vermindert werden.

Obwohl nur zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung hier beschrieben wurden, sollte es für Fachleute offensichtlich sein, daß die Erfindung in vielen anderen Formen ausgeführt werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die folgenden Modifikationen verwendet werden.

Der Verbindungsdurchlaß 26b im ersten Ausführungsbeispiel kann in dem Außenumfang des Drehventils 26 vorgesehen werden. Beispielsweise kann, wie in Fig. 14 gezeigt, der Verbindungsdurchlaß 26b von einer geraden Nut, deren vorderes Ende mit der vorderen Fläche des Drehventils 26, und deren hinteres Ende mit dem Verbindungsdurchlaß 31d der Gas-Bypass-Nut 31 und der Innenumfangsfläche der Ventil­ kammer 25 verbunden ist, gebildet sein. Wenn der Durchlaß 26b wie oben beschrieben ausgebildet ist, kann die Gas- Bypass-Nut 31 das verbleibende Gas aus den Arbeitskammern 30 aufnehmen, wenn die Ausschubverdrängung groß ist.

Andererseits kann, wenn die Ausschubverdrängung klein ist, das Kühlgas mit dem Zwischendruck Pn in der Mitte des Ver­ dichtungshubs durch die Bypass-Nut 31 und den Verbindungs­ durchlaß 26b in das Kurbelgehäuse 3 geleitet werden.

Ferner kann der Verbindungsdurchlaß 26b so geformt werden, daß er, wie in Fig. 15 gezeigt ist, die Achse des Dreh­ ventils kreuzt. In diesem Fall ist die Breite des Durch­ lasses 26b größer gewählt als die des in Fig. 14 gezeigten Durchlasses 26, so daß ein Verstopfen der Verbindungsdurch­ lässe 31c, 31d verhindert werden kann.

Die ringförmige Nut 54, die bei dem zweiten Ausführungs­ beispiel im Außenumfang des Drehventils 26 ausgebildet ist, kann, wie in Fig. 16 gezeigt ist, an der Innenumfangsfläche der Ausnehmung 1b des Zylinderblocks 1 ausgebildet sein. Ferner kann die ringförmige Nut 54 im Außenumfang des Dreh­ ventils 26 und in der Innenumfangsfläche der Ausnehmung 1b ausgebildet sein.

Nur im ersten Ausführungsbeispiel war das Druckregelventil 35 in der Mitte des Zapfgasdurchlasses 34 vorgesehen. Trotzdem kann das Ventil 35 (einschließlich eines elektro­ magnetischen Ventils) in der Mitte des Zapfgasdurchlasses 34 vorgesehen sein. Das Druckregelventil 35 war nur für den Gasversorgungsdurchlaß 33 vorgesehen. Trotzdem kann das Ventil 35 (einschließlich eines elektromagnetischen Ventils) in der Mitte des Zapfgasdurchlasses 34 vorgesehen sein.

Die Ventilkammer 25 kann auch nur auf der Zylinderblock­ seite 1 oder nur auf der Seite des hinteren Gehäuses 4 vor­ gesehen sein, anstatt teilweise, wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele sind als erklärend und nicht als einschränkend zu verstehen; die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten begrenzt, sondern kann im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden.

Ein Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung hat Zylinderbohrungen, Kolben, eine Ansaugkammer und eine Auslaßkammer. Ein Ansaugventil leitet ein Niederdruckgas in eine Arbeitskammer in jeder Zylinderbohrung ein. Ein Aus­ laßventil leitet ein Hochdruckgas in der Arbeitskammer während eines Verdichtungshubs in die Auslaßkammer ein. Ein Kurbelgehäuse ist mit jeder Zylinderbohrung auf der Rück­ seite der Kolben verbunden. Eine Taumelscheibe ist kippbar auf einer Antriebswelle gehalten, und mit jedem Kolben durch zugehörige Stangen verbunden. Die Taumelscheibe bewegt die Kolben in Antwort auf ihre schwingende Bewegung hin und her und verändert ihren Anstellwinkel auf der Basis der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Ansaugkammer und dem Druck in dem Kurbelgehäuse und stellt somit die Ausschubverdrängung ein. Ein Gasversorgungsdurchlaß ver­ bindet jede Zylinderbohrung mit dem Kurbelgehäuse, um Gas mit einem niedrigeren Druck als dem in der Arbeitskammer zur Zeit der Vollendung des Verdichtungshubs, dem Kurbel­ gehäuse zuzuführen. Ein Zapfgasdurchlaß verbindet das Kurbelgehäuse mit der Ansaugkammer, um Gas im Kurbelgehäuse in die Ansaugkammer zu überführen. Ein Druckregelventil ist im Gasversorgungsdurchlaß oder im Zapfgasdurchlaß vor­ gesehen, um den Druck in dem Kurbelgehäuse zu regeln. Es ist ein Ventil vorgesehen, das den Gasversorgungsdurchlaß in der Mitte des Verdichtungshubs jedes Kolbens öffnet und schließt.

Claims (10)

1. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung, mit
einer Mehrzahl Kolben (21), die in zugehörigen Zylinder­ bohrungen (1a) in einem Gehäuse (1, 2, 4) hin- und herbeweg­ bar aufgenommen sind,
einer Ansaugkammer (8) und einer Auslaßkammer (9), die jeweils eine Mehrzahl von an der Vorderseite der Kolben (21) in den zugehörigen Zylinderbohrungen (1a) ausgebildete Arbeitskammern (30) miteinander verbinden,
einem Kurbelgehäuse (3) zur Verbindung der Zylinder­ bohrungen (1a) auf der Rückseite der Kolben (21),
einer in dem Kurbelgehäuse (3) an einer Antriebswelle (10) kippbar gehaltenen Taumelscheibe (17), wobei sich die Kolben (21) in Antwort auf die Schwingbewegung der Taumel­ scheibe (17) bei der Drehung der Antriebswelle (10) hin- und herbewegen,
einem Ansaugventil (26), um die Arbeitskammern (30) mit der Ansaugkammer (8) zu verbinden und während des Ansaughubs der Kolben (21), die sich zur Volumenvergrößerung der Arbeitskammern (30) bewegen, Niederdruckgas in die Arbeits­ kammern (30) zu führen,
einem Auslaßventil (6a), um die Arbeitskammern (30) mit der Auslaßkammer (9) zu verbinden und Hochdruckgas in den Arbeitskammern (30) in die Auslaßkammer (9) abzuführen,
einem Gasversorgungsdurchlaß (33), um komprimiertes Gas durch die Kolben (21) dem Kurbelgehäuse (3) zuzuführen,
einem Zapfgasdurchlaß (34), um Gas aus dem Kurbelgehäuse (3) in die Ansaugkammer (8) zu leiten,
einem in mindestens einem der Gasversorgungs- (33) oder Zapfgasdurchlässe (34) vorgesehenen Druckregelventil (35) zum Einstellen des Gasdrucks in dem Kurbelgehäuse (3), wobei die Verdrängung des Verdichters in Antwort auf den Gasdruck in der Ansaugkammer (8) einstellbar ist, indem auf der Basis der Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck in der Ansaugkammer und dem Gasdruck in dem Kurbelgehäuse (3) der Anstellwinkel der Taumelscheibe (17) verstellbar ist, so daß der Hub der Kolben (21) verändert ist, wobei der Verdichter dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gasversorgungsdurchlaß (33) einen auf der Seite der Arbeitskammer (30) angeordneten End­ abschnitt hat, der zu den Zylinderbohrungen (1a) offen ist,
und daß im Mittelabschnitt des Gasversorgungsdurchlasses (33) ein Ventil (26) vorgesehen ist, welches den Gasversorgungs­ durchlaß (33) freigibt, um Gas mit einem Druck niedriger als der Gasdruck in den Arbeitskammern (30) zur Zeit der Voll­ endung des Verdichtungshubs in das Kurbelgehäuse (3) zu leiten.

2. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 1, wobei das Druckregelventil (35) in einem Mittelabschnitt des Zapfgasdurchlasses (34) vorgesehen ist, und den Zapfgasdurchlaß (34) freigibt und verschließt, so daß der Druck in dem Kurbelgehäuse (3) unabhängig von Druck­ veränderungen in der Ansaugkammer (8) konstant gehalten ist.

3. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 1, wobei das Druckregelventil (35) in einem Mittelabschnitt des Zapfgasdurchlasses (34) vorgesehen ist, und den Zapfgasdurchlaß (34) freigibt und verschließt, so daß der Druck in dem Kurbelgehäuse (3) abhängig von Druckver­ änderungen in der Ansaugkammer (8) variiert.

4. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch l, wobei der Gasversorgungsdurchlaß (33) eine Ventilkammer (25) zur Aufnahme des Ventils (26), einen ersten Führungsdurchlaß (1c, 33) zur Verbindung der Ventilkammer (25) mit den Zylinderbohrungen (1a) und einen zweiten Führungsdurchlaß (S, g) zur Verbindung der Ventilkammer (25) mit dem Kurbelgehäuse (3) aufweist.

5. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 4, wobei der zweite Führungsdurchlaß (S, g) den Spalt (g) eines Lagers (12) beinhaltet, welches die Antriebs­ welle (10) in dem Gehäuse (1, 2, 4) drehbar lagert, und wobei der zweite Führungsdurchlaß (S, g) zur Ventilkammer (25) und zum Kurbelgehäuse (3) offen ist.

6. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 4, wobei das Ventil (26) ein Drehschieberventil oder Drehventil ist, das synchron mit der Antriebswelle (10) rotiert und einen Innenumfang der Ventilkammer (25) gleitend berührt, und wobei das Drehventil (26) einen Außenumfang hat, der die Verbindung zwischen dem ersten (1c, 33) und zweiten (S, g) Führungsdurchlaß und einem ersten Verbindungsdurchlaß (26b), der die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Führungsdurchlaß ermöglicht, unterbricht.

7. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 6, wobei in dem Drehventil (26) ein erster Ver­ bindungsdurchlaß (26b) vorgesehen ist, der ein auf der Kurbelgehäuseseite (3) positioniertes erstes Ende und ein auf der Zylinderbohrungsseite (1a) positioniertes zweites Ende hat, wobei das erste Ende ständig zu dem zweiten Führungs­ durchlaß (S, g) offen ist, und das zweite Ende zum Außen­ umfang des Drehventils (26) geöffnet ist, so daß der erste Verbindungsdurchlaß (26b) in Antwort auf die Drehung des Drehventils (26) mit dem ersten Führungsdurchlaß (1c, 33) verbindbar ist.

8. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 6, wobei der erste Führungsdurchlaß (1c, 33) zwischen einem Innenumfang der Ventilkammer (25) und dem Außenumfang des Drehventils (26) vorgesehen ist.

9. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 6, wobei der erste Führungsdurchlaß (1c, 33) eine ringförmige Nut (54) an mindestens dem Außenumfang des Drehventils oder dem Innenumfang der Ventilkammer (25) ausgebildet ist, wobei die ringförmige Nut (54) von dem ersten Führungsdurchlaß (1c) entfernt, und stets mit dem zweiten Führungsdurchlaß (56) verbunden ist, und wobei am Außenumfang des Drehventils (26) eine verlängerte Nut (55) ausgebildet ist, die die ringförmige Nut (54) zur Ver­ bindung mit dem ersten Führungsdurchlaß (1c) in Antwort auf die Drehung des Drehventils (26) kreuzt.

10. Taumelscheibenverdichter mit verstellbarer Verdrängung nach Anspruch 6, wobei der erste Verbindungsdurchlaß (26b) am Außenumfang des Drehventils (26) vorgesehen ist und ein auf der Kurbelgehäuseseite (3) positioniertes erstes Ende und ein auf der Zylinderbohrungsseite (1a) positioniertes zweites Ende hat, wobei das erste Ende ständig zu dem zweiten Führungsdurchlaß (S, g) offen ist, und das zweite Ende in Antwort auf die Drehung des Drehventils (26) mit dem ersten Führungsdurchlaß (1c, 33) verbindbar ist.