DE4481042C2 - Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Generell wird eine elektromagnetische Kupplung verwendet, um den Kraftübertragungspfad von dem Motor zu einem Kompressor in ei­ nem, in einem Fahrzeug eingebauten Kühlmittelkreislauf zu ver­ binden und abzutrennen. Wenn ein Klimaanlagensystem eingeschal­ tet wird, wird die elektromagnetische Kupplung aktiviert und wird die Motorkraft über einen Riemenübertragungsmechanismus und über die elektromagnetische Kupplung zu dem Kompressor übertra­ gen.

Häufige Wiederholungen der Verbindung und Abtrennung der elek­ tromagnetischen Kupplung mit dem Kompressor reduziert die Le­ bensdauer des Kompressors und verursacht zudem, daß beim Akti­ vieren des Kompressors der gesamte Kühlmittelkreislauf augen­ blicklich vibriert.

Überdies steigt bei Nutzung einer elektromagnetischen Kupplung die Gesamtgröße und das Gewicht eines Kompressors unvermeidlich an. Diese erfordert mehr Raum, um den Kompressor im Motorraum zu montieren, und erschwert das Montieren des Kompressors. Da fer­ ner die elektromagnetische Kupplung im Betrieb große Energiemen­ gen verbraucht, sollte die Batterie im Fahrzeug eine große Bela­ stung aufnehmen können.

Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, ist ein kupplungsfreier Kompressor vorgeschlagen worden, dessen Antriebswelle normaler­ weise mit dem Motor rotiert. Während das Kühlmittelgas zwischen dem Kompressor und dem externen Kühlmittelkreislauf zirkuliert, tritt daher kein nennenswertes Problem auf. Wenn eine nicht aus­ reichende Gasmenge von dem Kompressor zum externen Kühlmittelkreislauf verdrängt wird, wird jedoch die Gaszirkulation gestoppt, was eine unzureichende Schmierung der Gleitabschnitte in dem Kompressor verursachen kann.

Aus der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-37378 ist ein kupplungsfreier Taumelscheibenkompressor bekannt, der zur Überwindung dieses Problems entworfen wurde. Wenn in diesem Kompressor keine Gasverdrängung von dem Kompressor zu dem, einen Verdampfer enthaltenden externen Kühlmittelkreislauf notwendig ist, wird das mit der Saugkammer verbundene Ventil geschlossen, um den Druck in der Saugkammer zu reduzieren, wobei das Steuerventil für den Durchlaß zwischen der Verdrängungskammer und der Kurbelkammer geöffnet wird.

Wenn keine Gasverdrängung notwendig ist, wird die Taumelscheibe des offenbarten Kompressors bewegt, um einen minimalen Neigungswinkel einzunehmen, um den Kolbenhub zu minimieren. Ferner wird die Leitung zwischen dem externen Kühlmittelkreislauf und dem Kompressor blockiert, um die Belastung hinsichtlich der Drehung des Kompressors zu unterdrücken. Die geringfügige Hin- und Herbewegung jedes Kolbens verursacht, daß das Gas von der zur Verdrängungskammer zugeordneten Zylinderbohrung zu der Verdrängungskammer verdrängt wird und von der Verdrängungskammer weiter über die einzelnen Gleitabschnitte in die Kurbelkammer strömt. Das Gas in der Kurbelkammer strömt dann in die Saugkammer, von welcher es in die zugeordnete Zylinderbohrung gezogen wird.

Gemäß dem herkömmlichen Kompressor ist es aus der Vorbeschreibung ersichtlich, daß, wenn keine Gasverdrängung von dem Kompressor zu dem externen Kühlmittelkreislauf notwendig ist, eine geringe Menge an Kühlmittelgas innerhalb des Kompressors nur zirkuliert wird, so daß das in dem Kühlmittelgas getragene Öl die Gleitabschnitte schmiert. Da das Gas in dem Kompressor lediglich zirkuliert, ist die zirkulierende Gasmenge nicht ausreichend, um eine ausreichende Schmierölmenge vorzusehen, wodurch insbesondere in der Kurbelkammer eine nicht ausreichende oder unangemessene Schmierung der einzelnen Gleitabschnitte verursacht wird.

Wenn bei einem Zustand niedriger Temperatur, wie beispielsweise im Winter oder dergleichen, der Kompressor während eines Betriebs mit großer Verdrängung gestoppt wird, verbleibt eine große Gasmenge verflüssigt in der Kurbelkammer. Es ist schwierig, das flüssige Kühlmittel, selbst wenn der Kompressor aktiviert wird, lediglich durch die Gaszirkulation in dem mit einer geringer Verdrängung laufenden Kompressor in den gasförmigen Zustand zu bringen. Wenn das flüssige Kühlmittel in dem Kompressor zirkuliert, wird daher das an den einzelnen Gleitabschnitten haftende Öl ausgewaschen. Dies beeinträchtigt die Schmierung des Kompressors und erhöht den Energieverbrauch.

Aus der DE 39 00 234 A1 ist ein Taumelscheibenkompressor mit veränderlicher Verdrängung bekannt, bei dem der Neigungswinkel der Taumelscheibe mittels eines verschieblichen Kolbens zur Ver­ schiebung des Lagerpunktes der Taumelscheibe einstellbar ist. Um eine ausreichende Schmierung der bewegten Teile des Kompressors bei Betrieb des Kompressors mit geringer oder überhaupt keiner Verdrängung zu gewährleisten, ist ein Bypasskanal vorgesehen, der die Taumelscheibenkammer zur Verbindung einer Saugkanalein­ richtung mit einer auf einer ersten Seite der Antriebswelle be­ findlichen Saugkammer umgibt.

Aus der DE 38 21 834 A1 ist ein Verfahren zum Steuern bzw. Re­ geln eines Kompressors einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage bekannt, gemäß dem, wenn der Wagen bzw. die Klimaanlage erneut einge­ schaltet bzw. gestartet wird, die Klimaanlage zunächst nur auf geringen Leistungsbedarf, also geringe Verdrängung, eingestellt wird, um ein schnelles und gleichmäßiges Beschleunigen des Fahr­ zeuges zu gewährleisten. Hierzu wird das Abschaltsignal eines Zündschalters und/oder eines Klimaanlagenschalters der Regelein­ richtung zugeführt und bei Vorliegen eines Signales, das auf ein Einschalten der Klimaanlage bzw. ein Starten des Wagens hin­ weist, können Verstelleinrichtungen in eine vorgegebene Position bewegt werden, in der sich bei Betrieb des Kompressors eine mi­ nimale Förderleistung ergibt.

Die DE 32 15 997 A1 beschreibt ein Fahrzeugkühlsystem, bei dem ein Taumelscheibenkompressor zum Einsatz kommt. Die Taumelschei­ be wird bei diesem Kompressor direkt von der Antriebswelle ange­ trieben, wobei keine Einstellung der Neigung der Taumelscheibe möglich ist, sondern die Förderleistung über Variation der ef­ fektiven Kanalquerschnitte mittels Einstellringen eingestellt wird.

Aus der DE 40 33 422 A1 ist ein Taumelscheibenkompressor für ei­ ne Fahrzeugklimaanlage bekannt, der über eine schwenkbar gela­ gerte Taumelscheibe verfügt, mittels deren Neigungswinkel die Förderleistung des Kompressors einstellbar ist. Wenngleich of­ fensichtlich bei dem beschriebenen Kompressor bei Verwendung üb­ licher Kältemittel keine Schmierungsprobleme vorhanden sind, wird in dem Dokument erwähnt, daß bei Umstellung der Kältemit­ telzusammensetzung Probleme mit der Schmierung der Wälzlager auftreten könnten. Sollte dies der Fall sein, wird vorgeschla­ gen, einen Ölsumpf am Grunde der Taumelscheibenkammer zu inte­ grieren und die Schmierung durch eine von der Antriebswelle an­ getriebenen Ölförderpumpe zu verbessern. Zweckmäßigerweise soll dabei die Ölförderpumpe an der einen Stirnseite der Antriebswel­ le angeflanscht sein und die Verteilung des Schmiermittels an die zu schmierende Lagerstellen über axiale Sacklochbohrungen in der Antriebswelle erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor mit verschwenkbar gelagerter Taumelscheibe zu schaffen, bei dem un­ ter allen Betriebszuständen, auch Minimal- oder Nullförderung, eine hinreichende Schmierung der bewegten Teile gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Kompressor ist mit einer Steuereinrichtung versehen, die bei Betrieb des Kompressors mit nur gering geneig­ ter Taumelscheibe, also geringer Förderleistung, nach Ablauf ei­ ner vorgegebenen Zeitdauer zeitweilig eine stärkere Neigung der Taumelscheibe veranlaßt, um so eine größere Menge an Schmiermit­ tel an die bewegten zu schmierenden Teile des Kompressors zu bringen.

Mittels dieser Konstruktion ist es möglich, Komponenten inner­ halb des Kompressors zu schmieren, ohne die Leitung zwischen dem Kompressor und dem äußeren Kühlmittelkreislauf zu sperren, wenn der Kompressor mit einer Nullverdrängung oder einer sehr kleinen Verdrängung läuft.

Merkmale der vorliegenden Erfindung werden insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen offenbart. Nachstehend ist die Er­ findung zusammen mit ihren Merkmalen und Vorteilen anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht wesentlicher Abschnit­ te eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Verdrängung ge­ mäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vertikale Querschnittsansicht des gesamten Kompres­ sors bei nullverschiebungszuständen;

Fig. 3 eine horizontale Querschnittsansicht eines Schwenkmecha­ nismus;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer Ölpumpe;

Fig. 6 eine vertikale Querschnittsansicht eines elektromagneti­ schen Richtungsschaltventils, eines elektromagnetischen Öff­ nungs-/Schließungsventils und eines Drucksteuerventils;

Fig. 7 eine vertikale Querschnittsansicht, die ebenfalls das elektromagnetische Richtungsschaltventil, das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil und das Drucksteuerventil zeigt;

Fig. 8 eine vertikale Querschnittsansicht des gesamten Kompressors mit einer großen Verdrängung; und

Fig. 9 eine vertikale Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kompressors.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Gemäß Fig. 2 ist ein Vordergehäuse 2 an einem Zylinderblock 1 fixiert. Eine Kurbelkammer 2a ist in dem Vordergehäuse 2 ausgebildet. Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a ist in dem Zylinderblock 1 gebildet. Ein Rückgehäuse 3 ist an den Zylinderblock 1 gesichert. Eine Saugkammer 3a und eine Verdrängungskammer 3b sind in dem Rückgehäuse 3 definiert. Das Vordergehäuse 2, der Zylinderblock 1 und das Rückgehäuse 3 bilden das Kompressorgehäuse.

Eine Antriebswelle 4 ist in dem Zylinderblock 1 über Radiallager 5 und 6 drehbar gestützt, und zwar auf eine derartige Weise, daß die Antriebswelle 4 die Kurbelkammer 2a durchsetzt. Eine Riemenscheibe 7 ist an dem freien Endabschnitt der Antriebswelle 4 außerhalb des Kompressors gesichert. Ein Riemen 8 ist um die Riemenscheibe 7 derart gewickelt, daß die Motordrehung über den Riemen 8 und die Riemenscheibe 7 zur Antriebswelle 4 übermittelt wird.

Eine Drehscheibe 9 ist innerhalb der Kurbelkammer 2a an der Antriebswelle 4 gesichert. Ein Drucklager 10 ist an der Innenwand des Vordergehäuses 2 angeordnet, um die auf die Drehscheibe 9 ausgeübte Druckbelastung aufzunehmen. Ein Stützarm 11 mit einem Loch 11a ist mit der Drehscheibe 9 einstückig ausgebildet.

Eine Taumelscheibenstütze 12 mit einer sphärischen Oberfläche 12a ist auf der Antriebswelle 4 entlang ihrer Axialrichtung hin- und herbewegbar gestützt. Eine Taumelscheibe 13 ist auf der Taumelscheibenstütze 12 derart gestützt, daß sie entlang der sphärischen Oberfläche 12a verschwenkbar ist.

Ein Stützstift 14 ist in dem Loch 11a des Stützarmes 11 derart eingepaßt, daß er um seine Achse drehbar ist, wobei jeweils in beiden Endabschnitten des Führungsstiftes 14 Führungslöcher 14a gebildet sind. Ein Paar von Vorsprüngen 13a ist an einer solchen Position einstückig an dem Mittelabschnitt der Taumelscheibe 13 ausgebildet, daß es die Antriebswelle 4 dazwischen einschließt. Ein Paar von Führungsstiften 15 und 16 ist jeweils an den parallelen Vorsprüngen 13a befestigt, wobei ihre freien Endabschnitte verschiebbar in die Führungslöcher 14a eingepaßt sind. In diesem Ausführungsbeispiel können sich die Taumelscheibe 13 und die Drehscheibe 9 durch den Stützarm 11, die Taumelscheibenstütze 12, die Führungsstifte 15 und 16 und die Vorsprünge 13a zusammen zu drehen. Insgesamt bilden diese Bauteile einen Schwenkmechanismus, der die Neigung der Taumelscheibe 13 gestattet.

Gemäß Fig. 2 ist eine Vielzahl von Kolben 17 in den jeweiligen Zylinderbohrungen 1a hin- und herbewegbar angeordnet. Ein Paar von Schuhen 18 ist von jedem Kolben 17 gestützt. Der Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 13 ist zwischen den einzelnen Paaren von Schuhen positioniert. Die Schwenkdrehung der geneigten Taumelscheibe 13 verursacht, daß sich die Kolben 17 hin- und herbewegen. Ein Stopper 19 ist an der Außenoberfläche der Antriebswelle 4 gesichert. Wenn die Taumelscheibenstütze 12 an dem Stopper 19 anstößt, ist die Taumelscheibe 13 aufrecht gehalten. Eine Stufe 4a ist an der Außenoberfläche der Antriebswelle 4 ausgebildet, um der Taumelscheibe 13 zu gestatten, mit einem maximal geneigten Winkel positioniert zu werden.

Eine Ventilscheibe 20 ist zwischen dem Zylinderblock 1 und dem Rückgehäuse 3 gesichert. Ein Saugloch 20a und ein Verdrängungsloch 20b ist in Verknüpfung mit jeder Zylinderbohrung 1a in der Ventilscheibe 20 gebildet. Ein Verdrängungsventil 21a und ein Saugventil 22a sind in der Ventilscheibe 20 gebildet und sind von der Reed-Ventilbauart. Eine Haltescheibe 23 ist über der Ventilscheibe 20 angeordnet. Ein Halter 23a ist an der Haltescheibe 23 ausgebildet, und zwar in Verknüpfung mit jedem Verdrängungsventil 23a, um zu verhindern, daß sich das Verdrägungsventil 21a zu stark öffnet.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist in dem Zylinderblock 1 ein Mittelloch 1b gebildet. Ein zylindrischer Kolben 24 ist an der Außenfläche der Antriebswelle 4 in dem Mittelloch 1b verschiebbar gestützt. Eine Lippendichtung 25 ist zwischen dem Radiallager 6 und dem Kolben 24 an der Innenoberfläche des Mittelloches 1b vorgesehen. Ein Ring 21 ist an der Innenoberfläche des Mittelloches 1b gesichert, um die Lippendichtung 25 ortsfest zu halten.

Der Kolben 24 hat einen Abschnitt 24a großen Durchmessers und einen Abschnitt 24b kleinen Durchmessers. Wenn sich gemäß Fig. 2 der Kolben 24 in einer zurückgezogenen Position befindet, tritt die Außenoberfläche des Abschnittes 24a großen Durchmessers mit der Innenoberfläche des Mittelloches 1b in Berührung. Eine Druckkammer 26 ist zwischen der Außenoberfläche des Abschnittes 24b kleinen Durchmessers des Kolbens 24 und der Innenoberfläche des Mittelloches 1b ausgebildet.

Wenn Öl zur Druckkammer 26 mit dem, sich mit der Innenoberfläche des Mittelloches 1b in Berührung befindlichen Abschnitt 24a großen Durchmessers zugeführt wird, wird der Kolben 24 zur Antriebswelle 4 geführt und nach vorne zur Taumelscheibenstütze 12 bewegt. Daraus resultiert, daß sich die Taumelscheibenstütze 12 in die gleiche Richtung bewegt.

Dies verursacht, daß sich die Taumelscheibe 13 von der aufrechten Position in die Neigungsposition bewegt.

Gemäß den Fig. 2 und 4 ist an der Mitte des Rückgehäuses 3 eine Trochoid-Pumpe 27 angeordnet. Gemäß Fig. 5 hat diese Pumpe 27 Innenzähne 27a und Außenzähne 27b. Die Innenzähne 27 werden mittels der Antriebswelle 4 gedreht. Wenn sich die Innenzähne 27a drehen, drehen sich die Außenzähne 27b bei geringerer Geschwindigkeit als die Innenzähne 27a in die gleiche Richtung.

Gemäß Fig. 5 verschiebt sich ein zwischen den Zähnen 27a und 27b gebildeter Zwischenraum 103 in die Drehrichtung der Zähne 27a und 27b. Während dieser Verschiebung wird der Zwischenraum aufgrund des Unterschieds zwischen den Drehzahlen der Zähne 27a und 27b einer Volumen-Belastung unterworfen. Aufgrund der oben beschriebenen Wirkung wird das Schmieröl von einem gebogenen Sauganschluß 28a in den Zwischenraum 103 geleitet und durch einen gebogenen Verdrängungsanschluß 29a verdrängt.

Eine erste Ölleitung 30 ist gemäß Fig. 2 in der Axialmitte der Antriebswelle 4 ausgebildet. Zweigölleitungen sind an einer Vielzahl von Punkten der ersten Ölleitung 30 ausgebildet, wodurch das Öl zu den Lagern 5 und 6, der Kurbelkammer 2a, der Taumelscheibenstütze 12, etc. geleitet werden kann. Eine zweite Ölleitung 28 ist zwischen dem Boden der Kurbelkammer 2a und dem Sauganschluß 28a der Pumpe 27 verbunden. Eine dritte Ölleitung 29 ist zwischen dem Verdrängungsanschluß 29a der Pumpe 27 und der ersten Ölleitung 30 verbunden. Gemäß den Fig. 1 und 2 ist in der dritten Ölleitung 29 eine erste Ventilanordnung 31 vorgesehen. Die erste Ventilanordnung 31 ist über eine vierte Ölleitung 32 mit der Druckkammer 26 verbunden.

Gemäß Fig. 6 sind in einem Ventilgehäuse 33 erste und zweite Ventilkammern 34 und 35 ausgebildet. Ein säulenartiges erstes Ventil 36 und ein sphärisch gebildetes zweites Ventil 37 ist jeweils in den Ventilkammern 34 und 35 angeordnet. Das zweite Ventil 37 wird mittels einer Feder 38 in eine Richtung angepreßt, um die vierte Ölleitung 32 zu schließen.

Ein Elektromagnetventil 39 ist oben auf dem Gehäuse 33 gesichert, wobei in dem Elektromagneten 39 ein feststehender Kern 41 und ein beweglicher Kern 42 aufgenommen sind. Ein Loch 41a ist in dem feststehenden Kern 41 ausgebildet, und zwar mit einer in Längsrichtung in das Loch 41a eingefügten ersten Stange 43. Die erste Stange 43 hat einen ersten an den beweglichen Kern 42 befestigten Endabschnitt und einen zweiten an das zweite Ventil 37 anstoßenden Endabschnitt. Das erste Ventil 36 ist an dem zweiten Endabschnitt der ersten Stange 43 gesichert.

Gemäß Fig. 6 wird der bewegliche Kern 42 bei dem in nicht angeregtem Zustand befindlichen Elektromagnetventil 39 mittels der Anpreßkraft der Feder 38 von dem feststehenden Kern 41 separiert. Dadurch kann das zweite Ventil 37 in der Position gehalten werden, um die vierte Ölleitung 37 zu schließen, wobei das erste Ventil in der Position gehalten werden kann, um die dritte Ölleitung 29 zu öffnen. Das Öl wird von der Leitung 29 zur Leitung 30 der Antriebswelle 4 geleitet, um die einzelnen Gleitabschnitte des Kompressors gemäß Fig. 1 zu schmieren.

Mit dem angeregten Elektromagneten 39 gemäß Fig. 7 wird der bewegliche Kern 42 mittels der Anpreßkraft der Feder 38 zu dem feststehenden Kern 41 gezogen. Dies gestattet es dem ersten Ventil 36 zu der Position verschoben zu werden, um die dritte Ölleitung 29 zu schließen. Gleichzeitig wird das zweite Ventil 37 zu der Position verschoben, um die vierte Ölleitung 32 zu öffnen. Das von der Pumpe 27 gespeiste Öl wird nicht zu der ersten Ölleitung 30 geleitet, sondern über die vierte Ölleitung 32 in die Druckkammer 26 geleitet. Daher bewegt sich der Kolben 24 nach vorne, um die Taumelscheibenstütze 12 in die gleiche Richtung zu verschieben. Dies verursacht, daß sich die Taumelscheibe 13 von der aufrechten Position zur Neigungsposition bewegt.

Gemäß Fig. 2 ist eine erste Gasleitung 44 zwischen der Verdrängungskammer 3b und der Kurbelkammer 2a verbunden. Eine zweite Gasleitung 45 ist mit der Saugkammer 3a und der Kurbelkammer 2a verbunden. Gemäß Fig. 6 stehen die erste Gasleitung 44 und die zweite Gasleitung 45 zueinander in Teilverbindung. Eine zweite Ventilanordnung 46 ist in der Mitte der ersten Gasleitung 44 vorgesehen. Sowohl die erste als auch die zweiten Ventilanordnung 31 und 46 nutzen das Elektromagnetventil 39.

Gemäß Fig. 6 ist eine Ventilkammer 48 in einem Ventilgehäuse 47 der ersten Ventilanordnung 46 gebildet. Ein sphärisches Ventil 49 ist in der Ventilkammer 48 angeordnet. Eine Feder 50 preßt das Ventil 49 an, um die Leitung 44 zu schließen. Eine zweite Stange 51 ist an dem beweglichen Kern 42 befestigt und liegt an dem Ventil 49 an.

Mit dem angeregten Elektromagnetventil 39 bewegt sich gemäß Fig. 7 die zweite Stange 51 zusammen mit dem beweglichen Kern 42 von dem Ventil 49 weg. Gleichzeitig preßt die Feder 50 das Ventil 49 an, um die Leitung 44 zu schließen.

Wenn das Elektromagnetventil 39 während eines Kompressionszykluses mit geneigter Taumelscheibe 13 nicht angeregt ist, wird gemäß Fig. 6 die zweite Stange 51 mittels der Anpreßkraft der Feder 38 über das zweite Ventil 37, die erste Stange 43 und den beweglichen Kern 42 nach oben bewegt. Diese Anordnung ist ebenso in Fig. 8 gezeigt. Demgemäß wird das Ventil 49 zu der Position verschoben, um die Leitung 44 zu öffnen. Folglich wird das Hochdruckgas von der Verdrängungskammer 3b über die Leitung 44 zu der Kurbelkammer 2a gespeist, wodurch der auf jeden Kolben 17 wirkende Druckunterschied p zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 2a und dem Druck in der Saugkammer 3a gesteigert wird. Die Taumelscheibe 13 wird daher gezwungen, sich von der Neigungsposition in die aufrechte Position zu bewegen.

Während des Kompressionszykluses des Kompressors wird die Verdrängungsänderungssteuerung an dem Kompressor in Übereinstimmung mit der Kühllast durchgeführt. Gemäß dem der Kühllast proportionalen Wert des Saugdruckes wird der Öffnungsgrad der mit der Kurbelkammer 2a und der Saugkammer 3a verbundenen Leitung 45 eingestellt. Daraus ergibt sich eine Einstellung des auf den Kolben 17 wirkenden Differenzdruckes p.

Gemäß Fig. 6 ist eine dritte Ventilanordnung 52 zwischen der ersten und zweiten Ventilanordnung 31 und 46 angeordnet. Eine Haltekammer 47a ist in dem Gehäuse 47 gebildet. Ein Ventil 53 ist in der Haltekammer 47a angeordnet, um die Leitung 45 zu öffnen oder zu schließen. Dieses Ventil 53 wird mittels einer Feder 55 in eine Richtung angepreßt, um die Leitung 45 zu schließen. Eine Kammer 55 ist mittels des Ventils 53 und des Gehäuses 47 definiert. Der Saugdruck in der Saugkammer 3a wird über die Leitung 45 innerhalb der Kammer 55 ausgeübt. Eine in dem Gehäuse 47 gebildete Kammer 75 steht mit der Kurbelkammer 2a in Verbindung.

Der Öffnungsgrad der Leitung 45 wird auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Druck in der Kammer 55 und dem in der Kammer 75 gesteuert. Diese Kammer 55 steht über eine in dem Ventil 53 gebildete Leitung 53a mit einer zwischen der Innenoberfläche des Ventils 53 und einem Faltenbalg 56 definierten Kammer 47b in Verbindung. Die zweite Stange 51 ist durch ein in dem Ventil 53 gebildetes Loch 53b verschiebbar eingesetzt.

Bei einer großen Kühllast und einem hohen Druck in der Saugkammer 3a wird in der Kammer 55 ein hoher Druck erzeugt, der bewirkt, daß sich das Ventil 53 öffnet. Daher strömt eine große Gasmenge von der Kurbelkammer 2a über die Leitung 45 in die Saugkammer 3a. Daraus resultiert, daß der auf den Kolben 17 wirkende Differenzdruck p abnimmt, wodurch sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 13 erhöht. Dies ergibt wiederum eine Steigerung des Hubes des Kolbens 17 sowie eine Steigerung der Kompressor-Verdrängung.

Wenn die Kühllast kleiner wird und der Druck in der Saugkammer 3a fällt, fällt andererseits auch der Druck in der Kammer 55. Demgemäß wird das Ventil 53 in eine Richtung verschoben, so daß die Leitung 45 eingeengt ist. Dies steigert den Differenzdruck p, der seinerseits den Neigungswinkel der Taumelscheibe 13 und die Hublänge des Kolbens 17 reduziert. Der Kompressor kann somit mit einer kleinen Verdrängung arbeiten.

Eine zwischen der Kurbelkammer 2a und der Saugkammer 3a vorgesehene Leitung enthält eine nicht gezeigte Beschränkung. Demgemäß zirkuliert in die Kurbelkammer 2a eintretendes vorbeiströmendes Gas, das zwischen der Innenoberfläche jeder Zylinderbohrung 1a und dem zugeordneten Kolben 17 durchströmt, zurück zu der Saugkammer 3a.

Gemäß Fig. 6 hat eine als Steuereinrichtung fungierende mit der Spule 40 des Elektromagneten 39 elektrisch verbundene Steuereinheit 57, eine CPU 58 und einen Zeitnehmer 59. Die Steuereinheit 57 empfängt verschiedene elektrische Signale von einem Zündungsschalter 62 für den Motor, einem Klimaanlagenschalter 63, einem Sensor 64 für die Ermittlung der Temperatur des von dem Kompressor verdrängten Gases, einem Sensor 65 zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Fahrzeugs, einem nicht gezeigten Saugdrucksensor, einem nicht gezeigten Verdrängungsdrucksensor und dergleichen. Der Zeitnehmer 59 führt eine Zählbetriebsweise durch, um die Betriebsstartsteuerung und die Betriebsdauer für den Elektromagneten 39 festzulegen. Wenn ein Klimaanlagenschalter 63 eingeschaltet wird, wird der Elektromagnet 39 angeregt.

Die CPU 58 hat einen Speicher 66, der verschiedenartige Daten speichert.

Die Betriebsweise des somit ausgebildeten Kompressors mit variabler Verdrängung ist nachstehend beschrieben.

Wenn der Motor startet, während der Klimaanlagenschalter 63 ausgeschaltet ist, dreht sich die Antriebswelle 4 des Kompressors. Das EIN-Signal von dem Motorzündungsschalter 62 wird zu der Steuereinheit 57 übertragen, wodurch bewirkt wird, daß der Elektromagnet für eine vorbestimmten Zeitdauer angeregt wird, beispielsweise für 10 Minuten. Diese Zeitdauer wird mittels des Zeitnehmers 59 unter der Steuerung der CPU 58 festgelegt.

Folglich wird gemäß Fig. 7 der bewegliche Kern 42 zu dem feststehenden Kern 41 gezogen, so daß das erste Ventil 36 positioniert wird, um die dritte Ölleitung 29 zu schließen, wobei das zweite Ventil 37 positioniert wird, um die vierte Ölleitung 32 zu öffnen. Daher leitet die Pumpe 27 das Öl über die vierte Ölleitung 32 zu der Druckkammer 26.

Daraus resultiert, daß sich der Kolben 24 nach vorne bewegt, wodurch die Taumelscheibe 13 von der durch die durchgezogene Linie gezeigten, aufrechten Position nach vorne in die, durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 gezeigte Neigungsposition verschoben wird. Der Kolben 24 bewegt sich nach vorne, bis er gegen den Stopper 19 schlägt. Zu diesem Zeitpunkt verläßt der Abschnitt 24a großen Durchmesser das Mittelloch 1b, wodurch das Öl in der Druckkammer 26 in die Kurbelkammer 2a strömen kann. Gemäß der gestrichelten Linie aus Fig. 1 ist der Neigungswinkel der Taumelscheibe 13 nicht groß.

Wenn die Antriebswelle 4 rotiert, bewegt sich der Kolben 17 in der zugeordneten Zylinderbohrung 1a hin und her, wodurch das Gas von dem externen Kühlmittelkreislauf über die Saugkammer 3a in die Zylinderbohrung 1a gespeist wird. Das eingespeiste Gas wird in der Zylinderbohrung 1a komprimiert und anschließend über die Verdrängungskammer 3b in den externen Kühlmittelkreislauf verdrängt. Da der Neigungswinkel der Taumelscheibe 13 zu diesem Zeitpunkt nicht groß ist, läuft der Kompressor mit einer geringer Verdrängung.

Der angeregte Elektromagnet 39 bewegt die zweite Stange 51 zusammen mit dem beweglichen Kern 42 gemäß Fig. 6 und 7 nach unten. Gleichzeitig preßt die Feder 50 das Ventil 49 der zweiten Ventilanordnung 46 zu einer Position, um die Leitung 44 zu schließen. Folglich ist die Gaszufuhr von der Verdrängungskammer 3b zu der Kurbelkammer 2a gestoppt.

Nach einer vorbestimmten Zeitdauer (beispielsweise etwa 10 Minuten) versetzt der Zeitnehmer 59 den Elektromagneten 39 in einennicht angeregten Zustand. Folglich wird das erste Ventil 36 der ersten Ventilanordnung 31 in eine solche Richtung angepreßt, daß die dritte Ölleitung 29 geöffnet wird, während das zweite Ventil 37 in eine Richtung angepreßt wird, so daß gemäß Fig. 6 die vierte Ölleitung 32 schließt. Dies verhindert die Ölzufuhr zu der Druckkammer 26, wodurch der Kolben 24 freigesetzt wird.

Die zweite Stange 51 verursacht, daß sich das Ventil 49 der zweiten Ventilanordnung 46 in eine Richtung bewegt, so daß die Leitung 44 sich gegen die Anpreßkraft der Feder 50 öffnet. Dadurch kann Hochdruckgas von der Verdrängungskammer 3b in die Kurbelkammer 2a gespeist werden, wodurch der auf den Kolben 17 einwirkende Differenzdruck Dp gesteigert wird. Daraus resultiert, daß die Taumelscheibe 13 gezwungen wird, in die aufrechte Position zurückzukehren, wodurch der Kompressor in die Null-Verdrängungsbetriebsart geschaltet wird.

Bei der Null-Verdrängungsbetriebsweise fällt der Druck in der Verdrängungskammer 3b, wodurch sich der Differenzdruck Dp reduziert. Da sich die Mitte der Schwerkraft der Taumelscheibe 13 hinsichtlich der Antriebswelle 4 gegenüber dem Schwenkmechanismus befindet, wird die Taumelscheibe 13 aufgrund der auf den Gravitationsschwerpunkt der Taumelscheibe 13 wirkenden Zentrifugalkraft in der aufrechten Position gehalten.

Wenn nach Vorbeschreibung der Kompressor aktiviert ist, läuft der Kompressor zeitweilig mit einer geringen Verdrängung, beispielsweise mit 10%. Daher werden die mit Öl beladenen Gase im Kondensator und Verdampfer zu der Saugkammer 3a geführt. Das mit Öl beladene Gas wird von der Kompressionskammer in der zugeordneten Zylinderbohrung 1a auch zur Kurbelkammer 2a vorbeigeblasen, wobei es durch den Zwischenraum zwischen der Außenoberfläche des zugeordneten Kolbens 17 und der Innenoberfläche der zugeordneten Zylinderbohrung 1a strömt.

Das flüssige Kühlmittel in der Kurbelkammer 2a strömt zusammen mit diesem Gas über die Leitung 45 in die Saugkammer 3a, von welcher sie in die Zylinderbohrung 1a gespeist wird. Das flüssige Kühlmittel wird anschließend von der Zylinderbohrung 1a verdrängt. Demgemäß wird das schmiermittelhaltige flüssige Kühlmittel in der Kurbelkammer 2a schrittweise abgeführt. Auf vorbeschriebene Art und Weise zirkuliert das Gas zwischen dem Kompressor und dem äußeren Kühlmittelkreislauf derart, daß das Öl und das Gas in dem Außenkühlmittelkreislauf zu dem Kompressor zurückkehrt.

Wenn der Klimaanlagenschalter 63 eingeschaltet ist, hält die Steuereinheit 57 den Elektromagneten 39 im angeregten Zustand, um die fortlaufende Einspeisung des Schmieröles von der Pumpe 27 zu der Druckkammer 26 zu gestatten. Der Kolben 24 wird daher in der Vorderposition gehalten. Zu diesem Zeitpunkt schwenkt sich die Taumelscheibe 13, während ihre Neigungswinkel gemäß der Kühllast eingestellt wird. Dies läßt den Kolben 17 hin- und herbewegen, um den Gaskompressionshub auszuführen.

Während dieses Arbeitsschrittes wird der Öffnungsgrad der Leitung 45 durch die dritte Ventilanordnung 52 gemäß einer zur Kühllast proportionalen Änderung des Saugdruckes eingestellt. Folglich wird der auf den Kolben wirkende Differenzdruck Dp eingestellt. Gemäß der Kühllast wird daher der Neigungswinkel der Taumelscheibe 13 verändert, um die Verdrängungsverschiebung einzustellen.

Wenn die Temperatur innerhalb des Fahrzeuges gering ist und die Kühllast klein ist, ist der Druck in der Saugkammer 3a derart gering, daß der Öffnungsgrad der Leitung 45 durch das Ventil 53 der dritten Ventilanordnung 52 reduziert wird. Daraus resultiert, daß der auf den Kolben 17 wirkende Differenzdruck Dp derart groß gehalten werden kann, daß die Taumelscheibe 13 für die 10%-Verdrängungsbetriebsweise bei dem minimalen Neigungswinkel gehalten wird.

Wenn die Kühllast groß ist, ist andererseits der Druck in der Saugkammer 3a groß, so daß der Öffnungsgrad der Leitung 45 mittels des Ventils 53 der dritten Ventilanordnung 52 gesteigert ist, wodurch der Differenzdruck Dp reduziert wird. Folglich wird die Taumelscheibe 13 von dem Kolben 24 zu der Seite mit maximaler Neigung wegbewegt. Wenn die Kühllast groß ist, wird im allgemeinen der Klimaanlagenschalter 63 eingeschaltet, so daß der Kompressor aufgrund der Aktivierung des Motors mit großer Verdrängung läuft.

Wenn die Null-Verdrängungsbetriebsweise für eine vorbestimmte Zeitdauer fortschreitet, d. h., wenn der Nichtanregungszustand des Elektromagneten 39 für eine gegebene Zeitdauer (beispielsweise für 10 bis 30 Minuten) fortschreitet, nachdem der Klimaanlagenschalter 63 ausgeschaltet ist, wird die Taumelscheibe 13 zeitweilig geneigt, und zwar infolge des Zeitnehmers 59, um die Betriebsweise unter Kompression durchzuführen. Mit anderen Worten wird der Elektromagnet 39 für eine durch den Zeitnehmer 59 festgelegte vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise für 10 Minuten, unter der Steuerung der CPU 58 angeregt.

Folglich wird, wie vorgehend erwähnt, der bewegliche Kern 42 zu dem feststehenden Kern 41 gezogen, so daß das erste Ventil 36 positioniert wird, um die dritte Ölleitung 29 zu schließen, und das zweite Ventil 37 positioniert wird, um die vierte Ölleitung 32 zu öffnen. Daher speist die Pumpe 27 das Öl über die vierte Ölleitung 32 zu der Druckkammer 26.

Daraus resultiert, daß sich der Kolben 24 nach vorne bewegt, wobei die Taumelscheibe 13 von der, durch die durchgezogene Linie gezeigten, aufrechten Position zu der durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 gezeigten Neigungsposition verschoben wird. Wenn die Antriebswelle 4 rotiert, zirkuliert daher das Gas zwischen dem Kompressor und dem Außenkühlmittelkreislauf, wodurch eine ausreichende Schmierung innerhalb des Kompressors sichergestellt ist.

Bei Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer versetzt der Zeitnehmer 59 das Elektromagnetventil 39 in den nicht angeregten Zustand. Folglich verursacht die zweite Stange 51, daß sich das Ventil 49 der zweiten Ventilanordnung 46 in die Richtung bewegt, so daß sich die Leitung 44 gegen die Anpreßkraft der Feder 50 öffnet. Hochdruckgas wird daher ausgehend von der Verdrängungskammer 3b in die Kurbelkammer 2a eingespeist, so daß der auf den Kolben 17 wirkende Differenzdruck Dp gesteigert wird. Daraus resultiert, daß die Taumelscheibe 13 gezwungen wird, in die aufrechte Position zurückzukehren, wodurch der Kompressor zu der Null- Verdrängungsbetriebsart geschaltet wird.

Wenn der Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Null-Verdrängungsbetriebsweise läuft, in welcher der Klimaanlagenschalter 63 ausgeschaltet ist, wird der Kompressor zu jeder gegebenen Zeitdauer in den Zustand mit geringer Verdrängung versetzt, so daß das Gas zwischen dem Kompressor und dem Außenkühlmittelkreislauf zirkuliert werden kann. Die Gleitabschnitte innerhalb des Kompressors werden daher gut geschmiert. Da diese wiederkehrende Betriebsweise zu jeder gegebenen Zeitdauer mit einer geringen Verdrängung durchgeführt wird, ist die Motorlast gering.

Das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifi­ ziert werden.

• 1. Eine Feder 133 kann in der Druckkammer 26 angeordnet werden, um den Kolben 24 nach vorne zu pressen, während der Kompressor nicht läuft, wie in Fig. 9 gezeigt.
  Wenn der Kompressor mit dieser Struktur läuft, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 13 wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel gesteuert. Wenn der Kompressor nicht läuft, wird die Taumelscheibe 13 mittels der Feder 133 bei der minimalen Neigungsposition gehalten. Wenn der Motor daher aktiviert wird, beginnt der Kompressor augenblicklich, mit einer geringen Verdrängung zu laufen, wodurch die Schmierleistung an den einzelnen Gleitabschnitten in der Kurbelkammer 2a weiter verbessert wird.
• 2. In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Ventil 53 gemäß dem Saugdruck geöffnet oder geschlossen, um die zweite Leitung 45 zu öffnen oder zu schließen. Anstelle der Verwendung des Saugdrucks kann ein Elektromagnetventil derart verwendet werden, daß das Ventil 53 mittels eines von außen eingespeisten Signals geöffnet oder geschlossen wird.
  Das Gehäuse 2 hat die Kurbelkammer 2a und eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a. Das Gehäuse 2 hat ebenso die Verdrängungskammer 3b und die Saugkammer 3a, die mit den Zylinderbohrungen 1a in Verbindung bringbar sind, die Antriebswelle 4 ist in dem Gehäuse 2 gestützt, wobei Kolben 17 in den jeweiligen Zylinderbohrungen 1a untergebracht sind. Die Taumelscheibe 13 ist an der Antriebswelle 4 auf derartige Weise integral gestützt, daß deren Neigungswinkel geändert werden kann, so daß die Schwankung der Taumelscheibe 13 verursacht, daß sich die Kolben 17 hin- und herbewegen. Wenn dieser Kompressor mit aufrechter Taumelscheibe 13 läuft, aktiviert die Steuereinheit 57 das Elektromagnetventil 39, um Schmieröl von der Ölzufuhrpumpe 27 zu der Druckkammer 26 zuzuführen. Dies verursacht, daß sich der Kolben 27 verschiebt, um die Taumelscheibe 13 ausgehend von der aufrechten Position zeitweilig in einer Neigungsposition zu halten.

Claims (7)

1. Kompressor mit einer Antriebswelle (4), die drehbar in einem Gehäuse (2) gelagert ist und zur Bewegung von Kolben (17) in zugeordneten Zylinderbohrungen (1a) eines Zylinderblocks (1) mit einer schwenkbar gelagerten Taumelscheibe (13) versehen ist, deren Neigungswinkel mittels einer Einstelleinrichtung einstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die bei Betrieb des Kompressors mit nur gering geneigter Tau­ melscheibe (13) nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer zeitweilig eine stärkere Neigung der Taumelscheibe (13) ver­ anlaßt.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine Verdrängungskammer (3b) und eine Saugkammer (3a) aufweist, die beide mit den Zylinderbohrungen (1a) verbindbar sind.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein Mittelloch (1b) hat, in dem ein Kolben (24) aufgenommen wird, der sich entlang einer Außenfläche der Antriebswelle (4) bewegt, um eine Taumelscheibenstütze (12) in eine Neigungsrichtung der Taumelscheibe (13) anzutreiben.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenumfangsoberfläche des Kolbens (24) und einer Innenumfangsoberfläche des Mittelloches (1b) eine Druckkammer (26) vorgesehen ist; und mit der Druckkammer (26) eine Hydraulikpumpe (27) verbunden ist, die durch die Drehung der Antriebswelle (4) betätigt wird.

5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine sich innerhalb der Antriebswelle (4) entlang der Achse der Antriebswelle (4) erstreckenden Ölleitung (30), die sich zu bewegenden Teilen des Kompressors hin öffnet, wobei mit der Ölleitung (30) eine Hydraulikpumpe (27) verbunden ist, die durch die Drehung der Antriebswelle (4) betätigt wird, um durch die Ölleitung (30) Schmieröl den Teilen zuzuführen.

6. Kompressor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Ventil (31), das die Hydraulikpumpe (27) mit der Druckkammer (26) oder der Ölleitung (30) verbindet.

7. Kompressor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine Feder (133), die in der Druckkammer (26) untergebracht ist, um die Taumelscheibe (13) mittels des Kolbens (24) bei Stillstand des Kompressors auf einem minimalen Neigungswinkel zu halten.