DE69205480T2

DE69205480T2 - Schiefscheiberverdichter mit variablem Hubmechanismus.

Info

Publication number: DE69205480T2
Application number: DE69205480T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Terauchi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2012-04-11
Also published as: AU650960B2; JPH04311685A; CA2065831C; AU1477792A; EP0508823A1; CN1029023C; DE69205480D1; EP0508823B1; KR100216388B1; CN1067096A; CA2065831A1; KR920020078A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter mit veränderlichem Hubmechanismus und insbesondere einen Verdichter vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus, dessen Lage des obersten Totpunktes des Kolbens in Reaktion auf die Änderung des Kolbenhubs verändert werden kann.
Ein herkömmlicher Verdichter vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus, wie er in einem Kraftfahrzeug- Klimaanlagensystem verwendet wird, steuert den Hub des Verdichters in Reaktion auf den Zustand der Klimaanlagenlast und andere Forderungen. Da jedoch der Mechanismus zum Ermitteln des Hubs des Verdichters kompliziert und kostenaufwendig aufzubauen ist, wird ein derartiger Mechanismus im allgemeinen nicht verwendet.
Wenn alternativ der Hub des Verdichters leicht ermittelt werden kann, dann kann die Information zweckdienlich verwendet werden zur Steuerung eines Maschinensteuersystems oder einer Überwachungseinrichtung eines Klimaanlagensystems.
Eine herkömmliche Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln des Hubs des Verdichters ist z.B. in der JP-A-62218670 offenbart. Die Ermittlungseinrichtung enthält eine ein ermitteltes Objekt aufweisende Nichtkontakttyp-Stellungsermittlungsvorrichtung zum Verwenden der Änderung der elektrostatischen Verschiebung oder der Änderung der Magnetflußdichte. Diese Nichtkontakttyp-Stellungsermittlungsvorrichtung kann nur den Bereich von etwa 1 mm ermitteln. Folglich ist es für die Ermittlungsvorrichtung schwer, die Änderung der sich über einen großen Winkel andernden Stellung der schrägen Platte direkt zu ermitteln. Ebenso ist es für die Ermittlungseinrichtung schwer, die Änderung der Stellung des Kolbens, d.h. die Änderung des Kolbenhubs, direkt zu ermitteln, da sich der Kolbenhub in einem Bereich von 1-30 mm ändert. Wenn dann dieser Typ Ermittlungsvorrichtung verwendet wird, ist es notwendig, eine elektrische Berechnungsschaltung zu verwenden, um das aus der Ermittlungsvorrichtung empfangene Impulssignal während der Drehung der Antriebswelle in ein dem Hub des verdichters entsprechendes Signal umzuwandeln, was kostenaufwendig ist.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Verdichter vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus vorzusehen, welcher eine Ermittlungsvorrichtung enthält, die seinen Hub richtig direkt ermitteln kann.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, einen Verdichter vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus vorzusehen, welcher eine nicht kostenaufwendige und einfache Ermittlungsvorrichtung enthält.
Die EP-A-0183295 und die EP-A-0264148 offenbaren eine Positivhubpumpe mit der Fähigkeit, den Augenblick zu erfassen, wenn ein Kolben einen festgesetzten Punkt in seinem Zyklus einnimmt.
Die US-A-4822252 offenbart einen Verdichter vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus, welcher umfaßt: ein eine Kurbelkammer enthaltendes Verdichtergehäuse, wobei das Gehäuse einen Zylinderblock enthält; eine Mehrzahl von Zylindern, die zum Festlegen eines Verdichtungsraumes in dem Zylinderblock gebildet sind; einen Kolben, der mit jedem der Zylinder verschiebbar versehen ist; einen Antriebsmechanismus, der mit den Kolben gekoppelt ist, um die Kolben in den Zylindern hin- und herzubewegen, wobei der Antriebsmechanismus eine in dem Gehäuse drehbar abgestützt Antriebswelle und ein Koppelmittel zum treibenden Koppeln der Kolben mit der Antriebswelle und zum Umwandeln einer Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung der Kolben enthält, wobei das Koppelmittel eine schräge Platte enthält, welche eine Oberfläche aufweist, die in einem Neigungswinkel relativ zu einer zur Antriebswelle senkrechten Ebene angeordnet ist, wobei sich der Neigungswinkel in Reaktion auf eine Änderung des Drucks in der Kurbelkammer ändert, wobei sich der Hub des Kolbens in Reaktion auf die Änderung des Neigungswinkels ändert und ein Verdichtungsverhältnis in dem Verdichtungsraum festlegt, um die Leistung des Verdichters zu ändern, wobei sich die Lage des obersten Totpunktes des Kolbens in einem bestimmten Bereich in Reaktion auf die Änderung des Hubs des Kolbens ändert; eine Ansaugkammer und eine Auslaßkammer, welche in dem Verdichtergehäuse enthalten sind; einen Verbindungspfad, der die Kurbelkammer mit der Ansaugkammer verbindet; ein Steuerventilmittel zum Ändern der Leistung des Verdichters durch Steuern der Verbindung zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer mittels des Pfades; und gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein derartiger Verdichter vom Schrägplattentyp gekennzeichnet durch ein dem Zylinder benachbart angeordnetes Sensormittel zum Ermitteln der Stellung des Kolbens im obersten Totpunkt in dem Verdichtungsraum.
In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
Figur 1 eine Querschnittsansicht eines Verdichters vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, bei welchem der Neigungswinkel der schrägen Platte den größten Neigungswinkel hat;
Figur 2 eine Querschnittsansicht eines Verdichters vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, bei welchem der Neigungswinkel der schrägen Platte den kleinsten Neigungswinkel hat;
Figur 3 eine Querschnittsansicht eines Teils eines Verdichters vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;
Figur 4 eine Querschnittsansicht eines Teils eines Verdichters vom Schrägplattentyp mit veränderlichem Hubmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung und
Figur 5 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen Kolbenhub und Lage eines obersten Totpunktes eines Kolbens zeigt.
Unter Bezugnahme auf FIG. 1 enthält ein Wackelplattentypverdichter 1 eine Vorderendplatte 2, ein Zylindergehäuse 3 mit einem Zylinderblock 31, eine Ventilplatte 4 und einen Zylinderkopf 5. Die Vorderendplatte 2 ist am einen Ende des Zylindergehäuses 3 durch Sicherungsbolzen (nicht dargestellt) befestigt. Ein durch das Zentrum der Vorderendplatte 2 hindurch gebildetes axiales Loch 21 empfängt eine Antriebswelle 7. Ein Radiallager 8 ist in dem axialen Loch 21 so angeordnet, daß es die Antriebswelle 7 drehbar abstützt. Ein ringförmiger Muffenabschnitt 22 steht aus der Vorderendplatte 2 vor und umgibt die Antriebswelle 7, wobei er eine Dichtungshöhlung 23 festlegt. Das Zylindergehäuse 3 ist mit einem Zylinderblock 31 und einer Kurbelkammer 32 versehen. Der Zylinderblock 31 weist eine Mehrzahl von gleichwinklig beabstandeten Zylindern 33 auf, welche darin gebildet sind.
Ein Nockenrotor 10 ist an der Antriebswelle 7 mittels eines Stifts 103 befestigt. Ein Nadeldrucklager 11 ist zwischen der Innenoberfläche der Vorderendplatte 2 und der benachbarten Axialendoberfläche des Nockenrotors 10 angeordnet. Ein Armabschnitt 101 des Nockenrotors 10 verläuft in der Richtung des Zylinderblocks 31. Ein Loch 102 ist auf dem Armabschnitt 101 gebildet. Ein mit einem Flanschabschnitt 121 versehenes zylindrisches Teil 12 ist um die Antriebswelle 7 herum angeordnet und auf der Antriebswelle 7 durch ein auf der Antriebswelle 7 verschiebbar angepaßtes kugelförmiges Element 13 drehbar abgestützt. Ein zweiter Armabschnitt 122 ist auf der Außenoberfläche des Flanschabschnitts 121 des zylindrischen Teils 12 gebildet und liegt dem Armabschnitt 101 des Nockenrotors 10 gegenüber. Ein im Armabschnitt 122 gebildetes Langloch 123 ist nach dem Loch 102 ausgerichtet. Ein durch das Loch 102 hindurch eingesetzter Bolzen 14 ist in dem Langloch 123 verschiebbar bewegbar. Eine ringförmige Wackelplatte 15 ist an der Außenoberfläche des zylindrischen Teils 12 durch ein Radialnadellager 16 angebracht. Ein Nadeldrucklager 17 ist in einem Spalt zwischen dem Flanschabschnitt 121 und der Wackelplatte 15 angeordnet. Das andere Ende der Antriebswelle 7 ist durch ein Radiallager 18 in der Zentralbohrung des Zylinderblocks 31 drehbar abgestützt. Eine Schiebewelle 151 ist am Außenumfangsabschnitt der Wackelplatte 15 befestigt und steht zur Bodenoberfläche des Zylindergehäuses 3 hin vor. Das Ende der Schiebewelle 151 ist in einer Nut 321 verschiebbar angeordnet, um die Drehung der Wackelplatte 15 zu verhindern.
Das eine Ende einer Kolbenstange 19 ist mit einer Empfangsoberfläche 152 der Wackelplatte 15 drehbar verbunden. Das andere Ende der Kolbenstange 19 ist mit einem in dem Zylinder 33 verschiebbar angeordneten Kolben 20 drehbar verbunden.
Eine Ansaugöffnung (nicht dargestellt) und eine Auslaßöffnung 42 sind in der Ventilplatte 4 gebildet. Ein Ansaugringventil (nicht dargestellt) ist auf der Ventilplatte 4 angeordnet. Ein Auslaßringventil (nicht dargestellt) ist auf der Ventilplatte 4 gegenüber dem Ansaugringventil angeordnet. Ein Zylinderkopf 5 ist mit dem Zylindergehäuse 3 mittels einer Dichtung (nicht dargestellt) und der Ventilplatte 4 verbunden. Eine Trennwand 51 erstreckt sich axial von der Innenoberfläche des Zylinderkopfes 5 und teilt das Innere des Zylinderkopfes 5 in eine Ansaugkammer 52 und eine Auslaßkammer 53. Die Ansaugkammer 52 ist mit dem äußeren Fluidkreis durch eine im Zylinderkopf 5 gebildete Fluideinlaßöffnung 60 verbunden. Die Auslaßkammer 53 ist mit dem äußeren Fluidkreis durch eine im Zylinderkopf 5 gebildete Fluidauslaßöffnung 61 verbunden.
Ein Balg 63 ist in einer im Zylinderblock 31 gebildeten Zylinderbohrung 62 angeordnet. Die Bohrung 62 steht mit der Ansaugkammer 52 mittels einer durch die Ventilplatte 4 hindurch gebildeten Öffnung 64 und mit der Kurbelkammer 32 mittels eines durch den Zylinderblock 31 hindurch gebildeten Durchgangs 65 in Verbindung. Die Öffnung 64 ist durch ein am einen Ende des Blags 63 angeordnetes Nadelelement 631 normal geschlossen. Die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 32 und der Ansaugkammer 52 ist gemäß der Bewegung des Balgs 63 gesteuert.
Ein Annäherungsstellungssensor 70 ist eine Nichtkontakttyp-Stellungsermittlungsvorrichtung und hat eine Fähigkeit zum Ermitteln des Bereichs von etwa 1 mm. Der Annäherungsstellungssensor 70 ist auf der Ventilplatte 4 auf der Zylinderseite so angeordnet, daß er der obersten Oberfläche des Kolbens 20 gegenüberliegt.
Beim Betrieb wird an der Antriebswelle 7 mittels einer äußeren Antriebsquelle (nicht dargestellt) eine Drehbewegung ausgeführt und auf den Nockenrotor 10 übertragen. Die Drehbewegung des Nockenrotors 10 wird an der Wackelplatte 15 durch das zylindrische Teil 12 in eine Nickbewegung umgewandelt. Die Schiebewelle 151, die mit der Wackelplatte 15 verbunden und in der Nut 321 angeordnet ist, verhindert, daß sich die Wackel- Platte 15 dreht. Die Nickbewegung der Wackelplatte 15 wird in die Hin- und Herbewegung der Kolben 20 in den Zylindern 33 durch die Kolbenstangen 19 umgewandelt. Ein Kältefluid wird folglich durch die Einlaßöffnung 60 hindurch in die Ansaugkammer 52 gesaugt und fließt durch eine Ansaugöffnung 41 hindurch in den Zylinder 33. Das Kältefluid wird im Zylinder 33 verdichtet und durch die Auslaßöffnung 42 hindurch in die Auslaßkammer 53 ausgelassen. Das verdichtete Kältefluid fließt dann durch die Auslaßöffnung 61 hindurch in den äußeren Fluidkreis.
Ein Abstand Δx zwischen der Innenoberfläche der Ventilplatte 4 und der obersten Oberfläche des Kolbens 20 ist 0,3 mm, wenn der Neigungswinkel des Flanschabschnitts 121 der größte Neigungswinkel ist, wie in FIG. 1 gezeigt, und er ist 1,3 mm, wenn der Neigungswinkel des Flanschabschnitts 121 der kleinste Neigungswinkel ist, wie in FIG. 2 gezeigt.
Die Änderung des Hubs des Verdichters, d.h. die Beziehung zwischen der Änderung des Neigungswinkels der schrägen Platte 121 und der Lage des obersten Totpunktes des Kolbens 20, ist gemäß der Form des im Armabschnitt 122 gebildeten Langlochs 123 festgelegt. Daher kann der zum Kolbenhub proportionale ermittelte Ausgang durch geeignetes Wählen der Form des Langlochs 123 ausgegeben werden, selbst wenn der ermittelte Ausgang aus dem Stellungssensor 70 nichtlinear zum Wert des Abstandes Δx ist.
Unter Bezugnahme auf FIG. 3 ist ein Teil des Aufbaus eines Verdichters gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt. Ein ermitteltes Objekt 80, das ein Permanentmagnet ist, ist auf der obersten Endoberfläche des Kolbens 20 angeordnet. Ein Hallgenerator 81 ist auf der Ventilplatte 4 auf der Zylinderseite, so daß er dem ermittelten Objekt 80 gegenüberliegt. Der Hallgenerator 81 kann den dem Abstand Δx zwischen ihm und dem ermittelten Objekt 80 entsprechenden Ausgang ausgeben.
Unter Bezugnahme auf FIG. 4 ist ein Teil des Aufbaus eines Verdichters gemäß der dritten Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt. Ein ermitteltes Objekt 90, das ein Permanentmagnet ist, ist auf der Seitenoberfläche des Kolbens 20 angeordnet. Ein Hallgenerator 91 ist auf der Seite des Zylindergehäuses 3 angeordnet. Der Hallgenerator 91 kann den dem Abstand Δx zwischen ihm und dem ermittelten Objekt 90 entsprechenden Ausgang ausgeben.
Wie in FIG. 5 gezeigt, kann der Hub des Verdichters direkt ermittelt werden durch Ändern der Lage des obersten Totpunktes eines Kolbens in dem Bereich zwischen 0,3 - 1,3 mm und durch einen Nichtkontakttyp-Stellungssensor, der eine Fähigkeit zum Ermitteln eines Bereichs von etwa 1 mm hat.

Claims

1. Verdichter vom Schrägplattentyp (1) mit veränderlichem Hubmechanismus, welcher umfaßt: ein eine Kurbelkammer (32) enthaltendes Verdichtergehäuse, wobei das Gehäuse einen Zylinderblock (31) enthält; eine Mehrzahl von Zylindern (33), die zum Festlegen eines Verdichtungsraums in dem Zylinderblock (31) gebildet sind; einen Kolben (20), der mit jedem der Zylinder (33) verschiebbar versehen ist; einen Antriebsmechanismus, der mit den Kolben (20) so gekoppelt ist, daß er die Kolben (20) in den Zylindern (33) hin- und herbewegt, wobei der Antriebsmechanismus eine in dem Gehäuse drehbar abgestützt Antriebswelle (7) und ein Koppelmittel zum treibenden Koppeln der Kolben (20) mit der Antriebswelle (7) und zum Umwandeln einer Drehbewegung der Antriebswelle (7) in eine Hin- und Herbewegung der Kolben (20) enthält, wobei das Koppelmittel eine schräge Platte (15) enthält, welche eine Oberfläche aufweist, die in einem Neigungswinkel relativ zu einer zur Antriebswelle (7) senkrechten Ebene angeordnet ist, wobei sich der Neigungswinkel in Reaktion auf eine Änderung des Drucks in der Kurbelkammer (32) ändert, wobei sich der Hub des Kolbens (20) in Reaktion auf die Änderung des Neigungswinkels ändert und ein Verdichtungsverhältnis in dem Verdichtungsraum festlegt, um die Leistung des Verdichters (1) zu ändern, wobei sich die Lage des obersten Totpunktes des Kolbens (20) in einem bestimmten Bereich in Reaktion auf die Änderung des Hubs des Kolbens (20) ändert; eine Ansaugkammer (52) und eine Auslaßkammer (53), welche in dem Verdichtergehäuse enthalten sind; einen Verbindungspfad (65), der die Kurbelkammer (32) mit der Ansaugkammer (52) verbindet; ein Steuerventilmittel (631, 64) zum Ändern der Leistung des Verdichters (1) durch Steuern der Verbindung (65) zwischen der Kurbelkammer (32) und der Ansaugkammer (52) mittels des Pfades (65); und welcher gekennzeichnet ist durch ein dem Zylinder (33) benachbart angeordnetes Sensormittel (70) zum Ermitteln der Stellung des Kolbens (20) im obersten Totpunkt in dem Verdichtungsraum.

2. Verdichter nach Anspruch 1, bei welchem das Sensormittel (81) auf der Oberfläche einer Ventilplatte (4) gegenüber dem Zylinder (20) in der Richtung einer Hin- und Herbewegung des Kolbens (20) angeordnet ist.

3. Verdichter nach Anspruch 2, welcher ferner ein ermitteltes Objekt (80) umfaßt, das aus einem auf der Oberfläche des Kolbens (20) gegenüber dem Sensormittel (81) angeordneten Permanentmagneten besteht.

4. Verdichter nach Anspruch 1, bei welchem das Sensormittel (91) auf der Oberfläche zum Festlegen der Zylinder (33) angeordnet ist.

5. Verdichter nach Anspruch 4, welcher ferner ein ermitteltes Objekt (90) umfaßt, das aus einem auf der Außenumfangsoberfläche des Kolbens (20) angeordneten Permanentmagneten besteht.