DE102013100478A1

DE102013100478A1 - Kompressor mit variabler verdrängung vom taumelscheiben-typ und verfahren zum steuern eines magneten desselben

Info

Publication number: DE102013100478A1
Application number: DE102013100478A
Authority: DE
Inventors: Masaki Ota; Shohei Fujiwara; Takahiro Hoshida; Hiroaki Kayukawa; Noriyuki Shintoku
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: US20130189121A1; JP5482821B2; JP2013167240A; US9062666B2; CN103216411B; CN103216411A; DE102013100478B4

Abstract

Der Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp umfasst eine drehende Welle, eine Taumelscheibe, eine Vielzahl von Kolben, einen ersten Rotor, einen zweiten Rotor, einen Magneten und eine Konuskupplung. Der zweite Rotor überträgt die Drehung des ersten Rotors an die Taumelscheibe. Der Magnet erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die auf den ersten Rotor oder den zweiten Rotor so wirkt, dass der erste Rotor und der zweite Rotor sich zueinander hin bewegen. Die Konuskupplung ist durch Bestromung des Magneten in Eingriff bringbar. Die Konuskupplung weist einen Außenkonusabschnitt und einen Innenkonusabschnitt auf. Der Außenkonusabschnitt weist eine konische Fläche auf, die entweder am ersten Rotor oder am zweiten Rotor vorgesehen ist. Der Innenkonusabschnitt weist eine konische Fläche auf, die am anderen daraus vorgesehen ist. Die konische Fläche des Innenkonusabschnitts ist mit der konischen Fläche des Außenkonusabschnitts verbindbar und davon lösbar.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor mit variabler Verdrängung bzw. Pumpleistung vom Taumelscheibentyp mit einer drehenden Welle, einer Taumelscheibe und einer Vielzahl von Kolben, wobei die Taumelscheibe durch eine Antriebskraft der drehenden Welle gedreht wird, wobei die Taumelscheibe in einem variablen Neigungswinkel neigbar ist, die Kolben mit der Taumelscheibe in Eingriff stehen und passend zur Drehung der Taumelscheibe so hin- und hergehen können, dass sich die Hublänge jedes Kolbens abhängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe ändert. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Steuern eines Magneten des Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp.
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp wird die Drehung der Taumelscheibe über Gleitstückpaare an die Kolben übertragen, wenn die Taumelscheibe durch die Drehung der drehenden Welle gedreht wird, wodurch die hin- und hergehende Bewegung der Kolben zum Komprimieren eines Kühlmittels verursacht wird. Wenn sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe zu der drehenden Welle ändert, ändert sich dadurch die Hublänge jedes Kolbens, um die Verdrängung bzw. Pumpleistung des Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp zu ändern.
Der Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp, der in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007-24257 offenbart ist, weist eine elektromagnetische Kupplung als den Kraftübertragungsmechanismus zwischen der drehenden Welle und der Arbeitsmaschine bzw. Brennkraftmaschine auf. Die elektromagnetische Kupplung ist außerhalb des Kompressorgehäuses des Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp vorgesehen. Wenn die elektromagnetische Kupplung nicht als der Kraftübertragungsmechanismus verwendet wird, kann eine Leistung, die von der Arbeitsmaschine erzeugt wird, zu jeder Zeit an die drehende Welle übertragen werden. In einem solchen Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp ohne elektromagnetische Kupplung dreht die Arbeitsmaschine die drehende Welle dauernd. Daher wird in einer Fahrzeugklimaanlage die Verdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp minimiert, indem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel gehalten wird, wenn kein Kühlvorgang gebraucht wird. Die Minimierung der Verdrängung verringert die auf die Arbeitsmaschine wirkende Belastung, um dadurch die Kraftstoffeffizienz der Maschine zu verbessern.
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp mit oder ohne elektrische Kupplung sind Gleitstückpaare vorgesehen, die in Gleitkontakt mit der Taumelscheibe angeordnet sind. Der Gleitwiderstand zwischen den Gleitstücken und der Taumelscheibenplatte verursacht einen mechanischen Verlust, wodurch die zusätzliche Last erzeugt wird, die auf die Maschine wirkt. Insbesondere in einem Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp ohne Kupplung muss der durch den Gleitwiderstand verursachte mechanische Verlust verringert werden, um die auf die Maschine wirkende Last zu verringern, wenn der Kompressor mit seiner minimalen Verdrängung (oder mit der Taumelscheibe, die in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist) betrieben wird.
In dem Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp, der durch die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-152918 offenbart ist, wird die Taumelscheibe durch ihre Lagerung gelagert, die zusammen mit der drehenden Welle dreht. Die Taumelscheibe und die Lagerung sind über eine Kupplung miteinander verbindbar und voneinander lösbar. Die Kupplung ist zwischen einem ersten Zustand (oder dem Eingriffszustand), in dem die Taumelscheibe und die Lagerung gemeinsam gedreht werden, und einem zweiten Zustand (oder dem entkoppelten bzw. ausgekuppelten Zustand) betreibbar, in dem die Taumelscheibe relativ zur Lagerung drehbar ist. Die Federkraft einer Kompressionsfeder, die in der Lagerung vorgesehen ist, und die Zentrifugalkraft, die auf einen kugelförmigen Körper wirkt, der zwischen der Taumelscheibe und der Lagerung vorgesehen ist, spannen die Taumelscheibe in der Richtung vor, die veranlasst, dass der Kraft übertragende Abschnitt der Lagerung und der Kraft aufnehmende Abschnitt der Taumelscheibe voneinander ausgekuppelt sind. Indem der Kompressor so aufgebaut ist, kann ein Schalten zwischen dem ersten Zustand der Kupplung, in dem die Priorität auf die Verbesserung der Steuerbarkeit der Verdrängung gelegt wird, wenn die Taumelscheibe in eine andere Position als die mit minimalem Neigungswinkel versetzt ist, und dem zweiten Zustand der Kupplung durchgeführt werden, in dem die Priorität auf der Verringerung des Drehwiderstands liegt, wenn die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist.
Wenn der Kraft übertragende Abschnitt der Lagerung und der Kraft aufnehmende Abschnitt der Taumelscheibe voneinander getrennt sind, während die Taumelscheibe in die Position minimalen Neigungswinkels versetzt ist, wird das vorstehend erläuterte Problem gelöst, das durch den Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp ohne Kupplung aufgebracht wird. In dem Fall des Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp mit der elektrischen Kupplung wird außerdem zusätzlich der Nachteil eines großen Stromverbrauchs aufgrund des Bestromens der elektromagnetischen Kupplung vermieden.
Die Belastung, welche die Taumelscheibe zum Lager hin vorspannt, wenn die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist, hängt jedoch von der Drehzahl der drehenden Welle ab. Die Vorspannlast wird mit einer Erhöhung der Drehzahl der drehenden Welle verringert und dann erhöht. Um es der Kupplung zu erlauben, aus dem zweiten Zustand (oder dem ausgekuppelten Zustand), in dem die Taumelscheibe und die Lagerung voneinander getrennt sind, in den ersten Zustand (oder den Eingriffszustand) umgeschaltet zu werden, in dem die Taumelscheibe und die Lagerung miteinander verbunden sind, muss die Federlast der Kompressionsfeder ungefähr auf den minimalen Wert der Vorspannlast verringert werden. Im Fall einer vergleichsweise kleinen Drehzahl der drehenden Welle oder einer Drehzahl des Kompressors während des Leerlaufs eines Fahrzeugs, wenn die Zentrifugalkraft, die auf den kugelförmigen Körper wirkt, vergleichsweise klein ist, kann eine solche Federkraft der Kompressionsfeder die Kupplung nicht aus dem Eingriffszustand lösen, so dass der mechanische Verlust nicht reduziert werden kann, der auftritt, während die drehende Welle beispielsweise beim Leerlauf der Arbeitsmaschine mit einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl dreht.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp zu schaffen, der eine elektromagnetische Kupplung aufweist, die den mechanischen Verlust und den Energieverbrauch verringert.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kompressor mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp geschaffen, der eine drehende Welle, eine Taumelscheibe, eine Vielzahl von Kolben, einen ersten Rotor, einen zweiten Rotor, einen Magneten und eine Konuskupplung aufweist. Die Taumelscheibe wird durch eine Antriebskraft der drehenden Welle gedreht. Die Taumelscheibe ist mit einem variablen Neigungswinkel neigbar. Die Kolben greifen in die Taumelscheibe ein und sind gemäß der Drehung der Taumelscheibe so hin- und herbewegbar, dass eine Hublänge jedes Kolbens abhängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe geändert wird. Der erste Rotor ist mit der drehenden Welle zum Drehen mit derselben verbunden. Der zweite Rotor überträgt die Drehung des ersten Rotors an die Taumelscheibe. Der Magnet erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die auf den ersten Rotor oder den zweiten Rotor so wirkt, dass sich der erste Rotor und der zweite Rotor aufeinander zu bewegen. Die Konuskupplung ist durch Bestromung des Magneten in Eingriff bringbar. Die Konuskupplung weist einen Außenkonusabschnitt und einen Innenkonusabschnitt auf. Der Außenkonusabschnitt weist eine konische Fläche auf, die entweder am ersten Rotor oder am zweiten Rotor vorgesehen ist. Der Innenkonusabschnitt weist eine konische Fläche auf, die am anderen aus dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor vorgesehen ist. Die konische Fläche des Innenkonusabschnitts ist mit der konischen Fläche des Außenkonusabschnitts verbindbar und davon trennbar.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Magneten eines Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp geschaffen, der eine Konuskupplung aufweist, die durch Bestromung des Magneten in Eingriff bringbar ist. Das Verfahren umfasst die Schritte des Startens einer Weitergabe bzw. eines Durchlassens eines elektrischen Stroms durch den Magneten, des Erfassens eines Differenzialdrucks zwischen dem Abgabedruck und einem Saugdruck nach dem Schritt des Startens des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten und des Stoppens des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten, wenn der Differenzialdruck einen vorab festgelegten Differenzialdruckreferenzwert erreicht.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren der Steuerung eines Magneten eines Kompressors mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp geschaffen, der eine Taumelscheibe und eine Konuskupplung aufweist. Die Taumelscheibe ist in einem variablen Neigungswinkel neigbar. Die Konuskupplung kann durch Bestromung des Magneten in Eingriff gebracht werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erfassen eines ersten Drucks eines Kühlmittels oder eines ersten Drucks, der den ersten Druck des Kühlmittels wiedergibt, wenn die Taumelscheibe in einer Position mit minimalem Neigungswinkel ist; Starten des Durchlassens eines elektrischen Stroms durch den Magneten; Erfassen eines zweiten Drucks des Kühlmittels oder eines zweiten Elements, das den zweiten Druck des Kühlmittels wiedergibt, nach dem Schritt des Startens des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten; und Stoppen des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten, wenn ein Änderungswert zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck einen vorab festgelegten Referenzwert erreicht oder wenn ein Änderungswert zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element einen vorab festgelegten Referenzwert erreicht.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlich, die die Prinzipien der Erfindung an Beispielen veranschaulichen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung zusammen mit den Aufgaben und Vorteilen derselben kann am besten durch Bezug auf die nachfolgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Figuren verstanden werden, in denen:
1 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kompressor mit variabler Verdrängung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die damit verbundenen Vorrichtungen zeigt;
2 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe des Kompressors mit variabler Verdrängung der 1 ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
3 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der Taumelscheibe des Kompressors mit variabler Verdrängung der 1 ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
4 eine teilweise vergrößerte geschnittene Draufsicht ist, die einen Gelenkmechanismus des Kompressors mit variabler Verdrängung der 1 zeigt;
5 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Anschlag des Kompressors mit variabler Verdrängung der 1 zeigt;
6 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe des Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
7 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
8 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
9 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
10 eine teilweise vergrößerte Ansicht ist, die eine erste Schmiernut des Kompressors mit variabler Verdrängung der 9 zeigt;
11 eine Schnittansicht ist, die den Kompressor mit variabler Verdrängung entlang der Linie A-A der 9 zeigt;
12 eine Schnittansicht ähnlich der 11 ist, die aber einen Kompressor mit variabler Verdrängung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine Schnittansicht ist, die den Kompressor mit variabler Verdrängung entlang der Linie B-B der 12 zeigt;
14 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
15 ein Schaubild ist, das die Beziehung des Spalts zu der elektromagnetischen Kraft veranschaulicht;
16 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
17 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
18 eine Schnittansicht ist, die den Kompressor mit variabler Verdrängung entlang der Linie C-C der 17 zeigt;
19 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
20 eine Schnittansicht ist, die den Kompressor mit variabler Verdrängung entlang der Linie D-D der 19 zeigt;
21 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
22 ein Schaubild ist, das eine Änderung des oberen Freiraums eines Kolbens des Kompressors mit variabler Verdrängung der 21 veranschaulicht;
23 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
24 eine Schnittansicht ist, die den Kompressor mit variabler Verdrängung entlang der Linie E-E der 23 zeigt;
25 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kompressor mit variabler Verdrängung nach einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die damit verbundenen Vorrichtungen zeigt;
26 ein Ablaufplan ist, der den Betrieb des Kompressors mit variabler Verdrängung nach der 25 veranschaulicht;
27 eine Längsschnittansicht ist, die einen Kompressor mit variabler Verdrängung nach einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die damit verbundenen Vorrichtungen zeigt;
28 ein Ablaufplan ist, der den Betrieb des Kompressors mit variabler Verdrängung nach der 27 veranschaulicht;
29 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
30 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
31 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
32 eine Schnittansicht ist, die den Kompressor mit variabler Verdrängung entlang der Linie F-F der 31 zeigt;
33 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
34 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer neunzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
35 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung der 34 ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
36 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer zwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist;
37 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe des Kompressors mit variabler Verdrängung der 36 ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist;
38 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer einundzwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit maximalem Neigungswinkel angeordnet ist; und
39 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Taumelscheibe eines Kompressors mit variabler Verdrängung nach einer Modifikation der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Taumelscheibe in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist.
GENAUE ERLÄUTERUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. Mit Bezug auf 1, die den Kompressor mit variabler Verdrängung in einer Längsschnittansicht zeigt, wird der Kompressor mit variabler Verdrängung allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfasst einen Zylinderblock 11. Die linke Seite und die rechte Seite des Kompressors mit variabler Verdrängung, wie in 1 gezeigt, entsprechen jeweils der vorderen und hinteren Seite des Kompressors mit variabler Verdrängung. Ein vorderes Gehäuse 12 ist am Zylinderblock 11 am vorderen Ende desselben angebracht. Ein hinteres Gehäuse 13 ist am Zylinderblock 11 am hinteren Ende desselben über eine Anschlussplatte 14, eine Saugventilplatte 15, eine Abgabeventilplatte 16 und eine Rückhalteplatte 17 angebracht. Der Zylinderblock 11, das vordere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 wirken zusammen, um ein Kompressorgehäuse des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung zu bilden.
Das vordere Gehäuse 12 und der Zylinderblock 11 wirken zusammen, um eine Kurbelkammer bzw. Kurbelwellenkammer 121 zu bilden und eine drehende Welle 18 jeweils über Radiallager 19 bzw. 20 drehbar zu lagern. Die drehende Welle 18 erstreckt sich zur Vorderseite der Kurbelkammer 121, um eine Antriebskraft einer (nicht gezeigten) Arbeitsmaschine des Fahrzeugs aufzunehmen. Eine Wellenabdichtvorrichtung 21 vom Lippendichttyp ist zwischen dem vorderen Gehäuse 12 und der drehenden Welle 18 vorgesehen, um zu verhindern, dass Kühlmittel entlang der Umfangsfläche der drehenden Welle 18 aus der Kurbelkammer 121 leckt.
Ein erster Rotor 22 ist an der drehenden Welle 18 befestigt, um damit zu drehen. Der erste Rotor 22 ist in einer Ringform gebildet, um ein Axialloch 221 aufzuweisen, durch das die drehende Welle 18 montiert ist. Eine Taumelscheibe 23 ist an der drehenden Welle 18 so gelagert, dass sie bezüglich der Achse 181 der drehenden Welle neigbar und entlang dieser gleitfähig ist. Die Taumelscheibe 23 ist in der Kurbelkammer 121 angeordnet. Ein zweiter Rotor 24 ist zwischen dem ersten Rotor 22 und der Taumelscheibe 23 angeordnet.
Der erste Rotor 22 weist einen Außenkonusabschnitt 25, der an der drehenden Welle 18 befestigt ist, und einen Druckaufnahmeabschnitt 26 auf, der sich radial von dem Außenumfang des Außenkonusabschnitts 25 nach außen erstreckt. Der Druckaufnahmeabschnitt 26 weist eine Form einer ringförmigen Platte auf. Der Außenkonusabschnitt 25 läuft zur Taumelscheibe 23 hin zu und weist eine konische Fläche 251 auf, die die Achse 181 der drehenden Welle 18 umgibt. Die Achse des Außenkonusabschnitts 25 fällt mit der Achse 181 zusammen.
Der zweite Rotor 24 weist einen Innenkonusabschnitt 27 auf, der mit dem Außenkonusabschnitt 25 des ersten Rotors 22 verbindbar und davon trennbar ist, und einen Anziehungsaufnahmeabschnitt 28, der sich radial vom Innenkonusabschnitt 27 nach außen erstreckt und eine Form einer ringförmigen Platte aufweist. Der Außendurchmesser des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 wird größer als jener des Druckaufnahmeabschnitts 26 des ersten Rotors 22 hergestellt. Die Außenseite des Druckaufnahmeabschnitts 26 in der Richtung der Achse 181 gesehen ist radial innerhalb des Außenumfangs des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 angeordnet.
Der Innenkonusabschnitt 27 des zweiten Rotors 24 läuft zur Taumelscheibe 23 hin zu und weist eine konische Fläche 271 auf, die die Achse 181 der drehenden Welle 18 umgibt. Die Achse des Innenkonusabschnitts 27 fällt mit der Achse 181 zusammen. Der zweite Rotor 24 ist entlang der drehenden Welle 18 gleitfähig, um die konische Fläche 271 des Innenkonusabschnitts 27 in einen und aus einem Verbindungskontakt mit der konischen Fläche 251 des Außenkonusabschnitts 25 zu bewegen. So wirken der Außenkonusabschnitt 25 und der Innenkonusabschnitt 27 zusammen, um eine Konuskupplung K zu bilden. Der zweite Rotor 24 ist aus magnetischem Material hergestellt.
Mit Bezug auf die 2 und 3 ist ein Axialdrucklager zwischen einem Druckaufnahmeabschnitt 26 des ersten Rotors 22 und dem vorderen Gehäuse 12 angeordnet, und ein Axialdrucklager 30 ist zwischen dem Druckaufnahmeabschnitt 26 und dem Innenkonusabschnitt 27 angeordnet. Das Axialdrucklager 30 ist ein Rollenlager. Eine Tellerfeder 31 ist zwischen dem Axialdrucklager 30 und dem Druckaufnahmeabschnitt als ein Federteil angeordnet, das als ein Abstandhalter dient. Das Axialdrucklager 30 dient dazu, den Gleitwiderstand zwischen der Tellerfeder 31 und dem Innenkonusabschnitt 27 zu verringern. Die Tellerfeder 31 und das Axialdrucklager 30 sind um die konische Fläche 251 des Außenkonusabschnitts 25 angeordnet. Die Tellerfeder 31 drückt das Axialdrucklager 30 gegen die Fläche 272 des Innenkonusabschnitts 27, die dem Druckaufnahmeabschnitt 26 gegenüberliegt.
Ein ringförmiger Magnet 32 ist auf der Innenfläche des vorderen Gehäuses 12 montiert und so angeordnet, dass er die drehende Welle 18 umgibt. Der Magnet 32 weist eine Spule 33 und einen Spulenhalter 34 auf, der die Spule 33 hält. Der Spulenhalter 34 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und zum Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 hin geöffnet. Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule 33 geleitet wird, nimmt der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 eine Anziehungskraft (oder elektromagnetische Kraft) auf, die vom Magneten 32 erzeugt wird. Der Magnet 32, der erste Rotor 22 und der zweite Rotor 24 wirken zusammen, um eine elektromagnetische Kupplung zu bilden, die im Kompressorgehäuse aufgenommen ist.
Mit Bezug auf 4 erstreckt sich ein Paar von Vorsprüngen 37 und 38 vom zweiten Rotor 24 hin zur Taumelscheibe 23, und ein Paar von Armen 35 und 36 erstreckt sich von der Taumelscheibe 23 hin zum zweiten Rotor 24. Die gepaarten Arme 35 und 36 sind in eine Aussparung 39 eingefügt, die zwischen den gepaarten Vorsprüngen 37 und 38 gebildet ist. Die gepaarten Arme 35 und 36 sind zwischen den gepaarten Vorsprüngen 37 und 38 eingeschlossen und in der Aussparung 39 beweglich. Der innerste Teil der Aussparung 39 ist als eine Nockenfläche 391 gebildet, auf der die entfernten bzw. distalen Enden 351 und 361 der Arme 35 und 36 gleitfähig sind. Die gepaarten Arme 35 und 36, die zwischen den gepaarten Vorsprüngen 37 und 38 eingeschlossen sind, wirken mit der Nockenfläche 391 derart zusammen, dass die Taumelscheibe 23 gegen die Achse 181 der drehenden Welle 18 neigbar und integriert mit der drehenden Welle 18 drehbar ist. Die gepaarten Arme 35, 36 und die gepaarten Vorsprünge 37, 38 wirken zusammen, um einen Gelenkmechanismus 40 zu bilden, der ermöglicht, dass die Taumelscheibe 23 relativ zum zweiten Rotor 24 geneigt ist und der außerdem eine Drehmomentübertragung vom zweiten Rotor 24 zur Taumelscheibe 23 ermöglicht.
Wie in den 2 und 3 gezeigt gibt θ einen Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 wieder, der zwischen der Mittelachse 231 der Taumelscheibe 23 und der Achse 181 der drehenden Welle 18 aufgespannt ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Linien N (nur eine Linie ist gezeigt), die durch die Kontaktpunkte T (nur ein Kontaktpunkt ist gezeigt) zwischen den gepaarten Armen 35, 36 und der Nockenfläche 391 durchgehen und senkrecht auf der Nockenfläche 391 stehen, so eingestellt, dass sie sich innerhalb der Innenumfänge des Axialdrucklagers 30 und der Tellerfeder 31 erstrecken, wenn der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 23 wie in 3 gezeigt minimal ist.
Wenn der mittlere Teil der Taumelscheibe 23 zum zweiten Rotor 24 hin (oder in der Vorwärtsrichtung) bewegt wird, steigt der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 23. Der maximale Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 ist durch den Kontakt zwischen dem zweiten Rotor 24 und der Taumelscheibe 23 bestimmt.
Eine Rückstellfeder 60 ist zwischen der Taumelscheibe 23 und dem Zylinderblock 11 so angeordnet, dass sie die drehende Welle 18 umgibt, um die Taumelscheibe 23 in der Richtung vorzuspannen, die den Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 23 ansteigen lässt. Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 wird durch die Berührung der Taumelscheibe 23 mit dem vorderen Ende der Rückstellfeder 60 bestimmt. Die Taumelscheibe 23, die in 1 (durch die durchgezogene Linie) und 2 gezeigt ist, ist in der Position des maximalen Neigungswinkels angeordnet. Die in 1 (durch die zweifach gestrichelte Linie) und 3 gezeigte Taumelscheibe 23 ist in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet. Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 wird etwas größer als 0° eingestellt.
Wie in 1 gezeigt wird eine Neigungswinkelverringerungsfeder 41 zwischen dem Außenkonusabschnitt 25 des ersten Rotors 22 und der Taumelscheibe 23 so eingesetzt, dass sie die drehende Welle 18 umgibt. Ein Anschlag 42, der durch ein ringförmiges Gleitlager gebildet ist, ist zwischen der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und dem Außenkonusabschnitt 25 angeordnet. Die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 spannt die Taumelscheibe 23 in die Richtung vor, die veranlasst, dass sich der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 23 verringert.
Die kombinierte Federcharakteristik der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und der Rückstellfeder 60 ist so eingestellt, dass die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist, wenn der Druck in dem Kompressor 10 mit variabler Verdrängung gleichförmig ist und die Taumelscheibe 23 nicht gedreht wird.
Mit Bezug auf 5 weist der Anschlag 42 einen Innenringabschnitt 43 und einen Außenringabschnitt 44 auf. Der Innenringabschnitt 43 ist mit dem ersten Rotor 22 und der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 in Kontakt, und der Außenringabschnitt ist mit dem zweiten Rotor 24 verbindbar und davon trennbar, wie in den 2 und 3 zu sehen. Die vordere Fläche 431 des Innenringabschnitts 43 wird durch die Federkraft der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 gegen die Endfläche 252 des Außenkonusabschnitts 25 des ersten Rotors 22 gedrückt. Die vordere Fläche 441 des Außenringabschnitts 44 ist so angeordnet, dass sie der Endfläche 273 des Innenkonusabschnitts 27 des zweiten Rotors 24 gegenüberliegt. Die vordere Fläche 441 des Außenringabschnitts 44 ist gegenüber der vorderen Fläche 431 des Innenringabschnitts 43 zur Taumelscheibe 23 hin zurückgesetzt. Das bedeutet, dass die vordere Fläche 441 von der Endfläche 452 des Außenkonusabschnitts 25 hin zu der Taumelscheibe 23 beabstandet ist.
Mit Bezug zurück auf 1 weist der Zylinderblock 11 eine Vielzahl von durch ihn hindurch gehenden Zylinderbohrungen 111 auf, die jeweils einen Kolben 45 aufnehmen. Jeder Kolben 45 greift über ein Paar von Gleitstücken 46 in den Außenumfang der Taumelscheibe 23 ein. Die Drehung der Taumelscheibe 23 wird über die Gleitstückpaare 46 in die hin- und hergehende Bewegung der Kolben 45 umgewandelt. Somit sind die Kolben 45 in den entsprechenden Zylinderbohrungen 111 hin- und herschiebbar. Die Hublänge jedes Kolbens 45, der sich in seiner Zylinderbohrung 111 bewegt, ist abhängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 variabel.
Das hintere Gehäuse 13 weist eine Saugkammer 131 und eine Abgabekammer 132 im Innern auf, die jeweils einen Saugdruckbereich und einen Abgabedruckbereich des Kompressors 10 bilden. Jede aus der Anschlussplatte 14, der Abgabeventilplatte 16 und der Rückhalteplatte 17 weist eine Vielzahl von Sauganschlüssen 47 auf, die durch diese hindurchgehen. Jede aus der Anschlussplatte 14 und der Saugventilplatte 15 weist eine Vielzahl von durch sie durch gehenden Abgabeanschlüssen 48 auf. Die Saugventilplatte 15 weist eine Vielzahl von Saugventilen 151 auf, und die Abgabeventilplatte 16 weist eine Vielzahl von Abgabeventilen 161 auf. Eine Kompressionskammer 112 wird in jeder Zylinderbohrung 111 zwischen der Saugventilplatte 15 und dem Kolben 45 in der Zylinderbohrung 111 gebildet.
Wenn der Kolben 45 vorwärts bewegt wird (oder in 1 gesehen nach links bewegt wird), fließt Kühlmittel in der Saugkammer 131 in seine Druckkammer 112, während es das Saugventil 151 wegdrückt, um dadurch den Sauganschluss 47 zu öffnen. Wenn der Kolben nach hinten bewegt wird (oder in 1 gesehen nach rechts bewegt wird), wird das Kühlmittel in der Kompressionskammer 112 komprimiert und in die Abgabekammer 132 abgegeben, während das Abgabeventil 161 aufgedrückt wird, um dadurch den Abgabeanschluss 48 zu öffnen. Das Öffnen des Abgabeventils 161 wird durch den Kontakt des Abgabeventils 161 mit dem Rückhalter 171 beschränkt, der an der Rückhalteplatte 17 gebildet ist.
Wenn der Druck in der Kurbelwellenkammer 121 absinkt, steigt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23, was die Verdrängung des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung erhöht. Wenn der Druck in der Kurbelwellenkammer 121 steigt, verringert sich andererseits der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23, was die Verdrängung des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung verringert. Die Saugkammer 131 und die Abgabekammer 132 sind über einen externen Kühlkreislauf 49 verbunden, der einen Kondensor 50, ein Expansionsventil 51 und einen Verdampfer 52 umfasst. Der Kondensor 50 nimmt Wärme aus dem Kühlmittel auf, das durch ihn fließt, und der Verdampfer 52 überträgt die umgebende Wärme an das Kühlmittel, das in den Verdampfer 52 fließt. Ein Rückschlagventil 53 ist zwischen der Abgabekammer 132 und dem externen Kühlkreislauf 49 angeordnet. Das Kühlmittel in der Abgabekammer 132 fließt durch das Rückschlagventil 53 in den externen Kühlkreislauf 49.
Die Reaktionskraft, die entwickelt wird, wenn das Kühlmittel aus der Kompressionskammer 112 abgegeben wird, wird vom vorderen Gehäuse 12 über die Zylinderbohrung 111, den Kolben 45, das Gleitstückpaar 46, die Taumelscheibe 23, den Gelenkmechanismus 40, den zweiten Rotor 24, die Konuskupplung K, den ersten Rotor 22 und das Axialdrucklager 29 aufgenommen.
Die Abgabekammer 132 und die Kurbelwellenkammer 121 sind über einen Zuführdurchlass 54 verbunden. Die Kurbelwellenkammer 121 und die Saugkammer 131 sind über einen Entlüftungsdurchlass bzw. Überlaufdurchlass 55 verbunden. Ein elektromagnetisch betriebenes Verdrängungssteuerventil 56 ist in dem Zuführdurchlass 54 verbunden. Ein Steuercomputer C ist mit dem Verdrängungssteuerventil 56 verbunden, um das Durchlassen eines elektrischen Stroms mit einem Tastverhältnis durch das Verdrängungssteuerventil 56 zu steuern. Der Steuercomputer C ist mit einem Klimaanlagenbetriebsschalter 57 verbunden. Der Steuercomputer C gibt einen elektrischen Strom durch das Verdrängungssteuerventil 56 ab, wenn der Klimaanlagenbetriebsschalter 57 EIN ist. Der Steuercomputer C stoppt das Weitergeben des elektrischen Stroms durch das Verdrängungssteuerventil 56, wenn der Klimaanlagenbetätigungsschalter 57 AUS ist. Eine Raumtemperatureinstellvorrichtung 58 und ein Raumtemperatursensor 59 sind über Signale mit dem Steuercomputer C verbunden. Wenn der Klimaanlagenbetriebsschalter 57 EIN ist, steuert der Steuercomputer C den Durchlass des elektrischen Stroms durch das Verschiebungssteuerventil 56 passend zum Unterschied zwischen einer Sollraumtemperatur, die von der Raumtemperatureinstellvorrichtung 58 eingestellt wird, und einer Raumtemperatur, die vom Raumtemperatursensor 59 gefühlt wird. Die Öffnung des Verdrängungssteuerventils 56 verringert sich, wenn das Tastverhältnis steigt.
Nachstehend wird der Betrieb der ersten Ausführungsform beschrieben. Wenn die Taumelscheibe 23 in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist und die Konuskupplung K außer Eingriff ist, wie in 3 gezeigt, wird der Durchlass des elektrischen Stroms durch das Verdrängungssteuerventil 56 gestoppt und die Öffnung des Verdrängungssteuerventils 56 ist maximal. Wenn die Taumelscheibe 23 in der Position mit minimaler Schrägstellung angeordnet ist, gibt es einen kleinen Differenzialdruck zwischen den Kompressionskammer 112 und der Kurbelkammer 121 so, dass die Reaktionskraft, welche die Taumelscheibe 23 aufgrund des Differenzialdrucks aufnimmt, vergleichsweise klein ist. Daher ist der zweite Rotor 24 in einer Position angeordnet, in der der Innenkonusabschnitt 27 mit dem Anschlag 42 aufgrund der Federkraft der Tellerfeder 31 in Kontakt ist.
Wenn der Durchlass des elektrischen Stroms durch das Verschiebungssteuerventil 56 gestartet wird, wird auch die Energieversorgung bzw. die Bestromung des Magneten 32 gestartet. Wenn die Energieversorgung des Magneten 32 gestartet ist, wird der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 gegen die Federkraft der Tellerfeder 31 zum Magneten 32 hin so angezogen, dass die konische Fläche 271 des Innenkonusabschnitts 27 mit der konischen Fläche 251 des Außenkonusabschnitts 25 in Kontakt kommt. Das heißt, dass die Konuskupplung K aus dem Nichteingriffszustand in den Eingriffszustand geschaltet wird. Wenn die Konuskupplung K im Eingriff ist, wird die Drehung des ersten Rotors 22 über die Konuskupplung K an den zweiten Rotor 24 übertragen, um dadurch den zweiten Rotor 24 und die Taumelscheibe 23 integriert mit dem ersten Rotor 22 zu drehen. Die Energieversorgung des Magneten 32 wird gestoppt, wenn erachtet bzw. angenommen wird, dass eine Zeit, die benötigt wird, um die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den gekoppelten Zustand zu schalten, seit dem Start der Energieversorgung des Magneten 32 verstrichen ist.
Wenn der Durchlass des elektrischen Stroms durch das Verdrängungssteuerventil 56 gestartet ist, verringert sich die Öffnung des Verdrängungssteuerventils 56. In diesem Fall ist die Konuskupplung K im Eingriff, um dadurch die Taumelscheibe 23 so zu drehen, dass das Kühlmittel aus den Kompressionskammern 112 in die Abgabekammer 132 abgegeben wird. Somit steigt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23. Mit einer Erhöhung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 gegenüber dem minimalen Neigungswinkel steigt auch der Abgabedruck. Wenn der Abgabedruck steigt, wird das Rückschlagventil 53 geöffnet, um dadurch zuzulassen, dass das Kühlmittel in der Abgabekammer 132 in den externen Kühlmittelkreislauf 49 fließt. Das Kühlmittel, das in den externen Kühlmittelkreislauf 49 fließt, kehrt in die Saugkammer 131 zurück.
Wenn der Stromwert steigt, der dem Verschiebungssteuerventil 56 zugeführt wird, verringert sich die Öffnung des Verschiebungssteuerventils 56, damit weniger Kühlmittel von der Abgabekammer 132 an die Kurbelkammer 121 zugeführt wird. Weil ein Teil des Kühlmittels in der Kurbelkammer 121 über den Entlüftungsdurchlass 55 in die Saugkammer 131 fließt, verringert sich der Druck in der Kurbelwellenkammer 121 mit einer Verringerung der Kühlmittelzufuhr so, dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 steigt und somit die Verschiebung des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung steigt. Wenn der Stromwert steigt, der dem Verschiebungssteuerventil 56 zugeführt wird, vergrößert sich andererseits die Öffnung des Verschiebungssteuerventils 56, um dadurch die aus der Abgabekammer 132 in die Kurbelkammer 121 zugeführte Kühlmittelmenge zu erhöhen. Daher steigt der Druck in der Kurbelkammer 121 so, dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 kleiner wird und somit die Verdrängung des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung abnimmt.
Wenn das Tastverhältnis Null wird oder wenn die Energiezufuhr des Verschiebungssteuerventils 56 gestoppt ist, wird die Öffnung des Verschiebungssteuerventils 56 maximal. Der zweite Rotor 54 und die Taumelscheibe 23 sind dann auf Grund der Federkraft der Tellerfeder 31 in der in 3 gezeigten Position angeordnet. Wenn die Taumelscheibe 23 mit dem Drehen aufhört, wird das Rückschlagventil 53 geschlossen um dadurch das Fließen des Kühlmittels durch die externe Kühlmittelschaltung 49 zu stoppen.
Nachstehend werden die vorteilhaften Effekte der ersten Ausführungsform beschrieben.

(1) Die elektromagnetische Kupplung, die den Magneten 32 und die Konuskupplung K umfasst, ist ausgekuppelt, wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 minimal ist, so dass der zweite Rotor 24 dann vom ersten Rotor 22 entkoppelt ist. Mit der in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordneten Taumelscheibe 23 dreht daher die Taumelscheibe 23 nicht zusammen mit dem zweiten Rotor 24. So verringert sich der mechanische Verlust des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung.
(2) Während der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 aus dem ausgekuppelten Zustand der Konuskupplung K ansteigt, wird die elektromagnetische Kupplung vorübergehend eingekuppelt bzw. aktiviert. Wenn die elektromagnetische Kupplung eingekuppelt ist, drehen der ersten Rotor 22 und der zweite Rotor 24 zusammen, um dadurch die Taumelscheibe 23 zusammen mit dem zweiten Rotor 24 zu drehen. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 steigt und die aufgrund der Abgabe des Kühlmittels erzeugte Reaktionskraft steigt ebenfalls, so dass der Eingriffszustand der Konuskupplung K beibehalten wird, obwohl dann die Energieversorgung des Magneten 32 gestoppt wird. Weil die elektromagnetische Kupplung nur vorübergehend in Eingriff ist, wird der Stromverbrauch den Kompressors 10 sehr stark verringert.
(3) Der erste Rotor 22 ist in der Richtung der Achse 181 der drehenden Welle 18 radial innerhalb des ringförmigen Magneten 32 angeordnet. Der Aufbau, in dem der Innendurchmesser des Magneten 32 größer als der Außendurchmesser des ersten Rotors 22 hergestellt wird, ist dahingehend vorteilhaft, dass dadurch der Durchmesser des Magneten 32 ansteigt, um die elektromagnetische Kraft zu erhöhen.
(4) Wenn der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 zu weit vom Magneten 32 beabstandet ist, wird die auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkende elektromagnetische Kraft des Magneten 32 kleiner, was es schwierig macht, die Konuskupplung K einzukuppeln. Der Anschlag 42 reguliert den Abstand in der Richtung der Achse 181 zwischen dem Magneten 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 oder den Abstand in der Richtung der Achse 181 zwischen dem ersten Rotor 22 und dem zweiten Rotor 24 in einer solchen Weise, dass die elektromagnetische Kraft des Magneten 32 eine Größe aufweist, die stark genug ist, um den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 durch den Magneten 32 anzuziehen.
(5) Die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 hat einen einfachen Aufbau, ist jedoch effektiv, um den Anschlag 42 an Ort und Stelle zu halten.
(6) Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 minimal ist, ist die Endfläche 273 des Innenkonusabschnitts 27 des zweiten Rotors 24 mit dem Außenringabschnitt 44 des Anschlags 42 in Kontakt. Der durch das Gleitlager gebildete Anschlag 42 verhindert, dass der zweite Rotor 24 mit der Taumelscheibe 23 dreht, wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist.
(7) Wenn die Taumelscheibe 23 in die Position des minimalen Neigungswinkels versetzt ist, veranlasst die Federkraft der Tellerfeder 31 die konischen Flächen 251 und 271 der ersten und zweiten Rotoren 22 und 24 dazu, voneinander beabstandet zu sein, um dadurch die Konuskupplung K aus dem eingekuppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand zu schalten. Wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels ist, wird daher der zweite Rotor 24 nicht mit dem ersten Rotor 22 gedreht. Um die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand zu schalten, sollte die auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 der ausgekuppelten Konuskupplung K wirkende elektromagnetische Kraft des Magneten 32 stark genug sein, oder alternativ kann der Abstand in der Richtung der Achse 181 zwischen dem Magneten 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 verringert werden. Um die Konuskupplung K aus dem eingekuppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand zu schalten, sollte andererseits die Kraft stark genug sein, die die konischen Flächen 251 und 271 voneinander weg zieht.

Die Verwendung der Tellerfeder 31 mit einer kleinen elastischen Verformung ist dahingehend vorteilhaft, dass der Abstand in der Richtung der Achse 181 zwischen dem Magneten 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 verringert werden kann, wenn die Konuskupplung K ausgekuppelt wird, und auch dahingehend, dass die Federkraft erhöht werden kann, wenn die Konuskupplung K eingekuppelt ist.

(8) Während die Konuskupplung K ausgekuppelt ist, gibt es eine Befürchtung, dass der zweite Rotor 24 durch die Arme 35 und 36 geneigt werden könnte, die dann gegen die Nockenfläche 391 drücken. Noch genauer kann der zweite Rotor 24 in der Richtung geneigt werden, die die Arme 35 und 36 dazu veranlasst, zum Magneten 32 hin bewegt zu werden, oder in der Richtung, die wie in 3 gezeigt die obere Seite des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 dazu veranlasst, zum Magneten 32 hin bewegt zu werden. Eine solche Schrägstellung kann den Kontakt zwischen dem Magneten 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 verursachen, was Abrasionsstaub in einer Region des Kontakts erzeugt.

Die Einstellung ist so, dass die normalen bzw. senkrechten Linien N (von denen nur eine Linie gezeigt ist) auf der Nockenfläche 391 an den Kontaktpunkten T (von denen nur ein Kontaktpunkt gezeigt ist) zwischen den gepaarten Armen 35, 36 und der Nockenfläche 391 innerhalb der inneren Umfänge des Axialdrucklagers 30 und der Tellerfeder 31 vorbeigehen, wenn die Taumelscheibe 23 in der Position mit minimalem Neigungswinkel angeordnet ist. Eine solche Einstellung verhindert die Schrägstellung des zweiten Rotors 24, die durch das Drücken der Arme 35 und 36 gegen die Nockenfläche 391 verursacht wird.
Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 6 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den ersten und zweiten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die zweite Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 6 weist der erste Rotor 22A, der dem ersten Rotor 22 der ersten Ausführungsform entspricht, einen zylindrischen Führungsabschnitt 61 und einen Außenkonusabschnitt 25A auf, der radial außerhalb des zylindrischen Führungsabschnitts 61 angeordnet ist und als ein Druckaufnahmeabschnitt dient. Der zylindrische Führungsabschnitt 61 ist an der drehenden Welle 18 befestigt. Die Tellerfeder 31 und das Axialdrucklager 30 sind um den zylindrischen Führungsabschnitt 61 angeordnet.
Der zweite Rotor 24A, der dem zweiten Rotor 24 der ersten Ausführungsform entspricht, nimmt den zylindrischen Führungsabschnitt 61 des ersten Rotors 22A so in sich auf, dass er relativ zum zylindrischen Führungsabschnitt 61 drehbar und darauf gleitfähig ist. Die konische Fläche 271 des Innenkonusabschnitts 27 des zweiten Rotors 24A umgibt die Tellerfeder 31 und das Axialdrucklager 30. Der zweite Rotor 24A weist eine radial innere Umfangsfläche 241 auf, die als eine zylindrische Fläche dient. Die Innenumfangsfläche 241 und eine radial äußere Umfangsfläche 611 des zylindrischen Führungsabschnitts 61 sind miteinander in Kontakt. Wenn der Magnet 32 mit Energie versorgt ist, wobei die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist, wird der zweite Rotor 24A in der Richtung der Achse 181 bewegt, während er von der Außenumfangsfläche 611 des zylindrischen Führungsabschnitts 61 geführt wird. Der zylindrische Führungsabschnitt 61 und die Innenumfangsfläche 241 wirken zusammen, um eine Führung zu bilden, die den zweiten Rotor 24A so führt, dass er relativ zum zylindrischen Führungsabschnitt 61 drehbar und darauf gleitfähig ist.
In der zweiten Ausführungsform erhält man dieselben vorteilhaften Effekte wie jene in der ersten Ausführungsform und man erhält außerdem die folgenden zusätzlichen Effekte. In der ersten Ausführungsform kann der zweite Rotor 24 relativ zu der Achse 181 geneigt sein, wenn die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand umgeschaltet wird. Wenn der zweite Rotor 24 so geneigt wird, wird die Fläche 281 des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24, die dem Magneten 32 gegenüberliegt, nicht parallel zu Anziehungsfläche 321 des Magneten 32 gehalten, so dass die elektromagnetische Kraft des Magneten 32 dabei versagt, gleichförmig entlang des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 zu wirken. Dies verursacht, dass die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den gekoppelten Zustand verschoben wird, wobei der zweite Rotor 24 relativ zur Achse 181 geneigt ist. Somit kann der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 mit dem Magneten 32 in Kontakt kommen, was Abrasionsstaub in dem Kontaktbereich zwischen dem nichtdrehenden Magneten 32 und dem drehenden zweiten Rotor 24 erzeugt.
In der zweiten Ausführungsform wird der zweite Rotor 24A, der dauernd vom zylindrischen Führungsabschnitt 61 des ersten Rotors 22A gelagert ist, nicht relativ zur Achse 181 geneigt. Daher ist der Kompressor 10 nach der zweiten Ausführungsform von dem Problem frei, das mit dem Abrasionsstaub verknüpft ist, der durch die Schrägstellung des zweiten Rotors 24A verursacht wird.
Nachstehend wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gleichen Elemente oder Komponenten in den zweiten und dritten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die dritte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 7 ist ein Wälzlager 62 als ein Radiallager zwischen der Außenumfangsfläche 611 des zylindrischen Führungsabschnitts 61 und der Innenumfangsfläche 241 des zweiten Rotors 24A eingebaut. Das Wälzlager 62 dient zum Vergleichmäßigen der relativen Dreh- und Gleitbewegung zwischen dem ersten Rotor 22A und dem zweiten Rotor 24A.
Nachstehend wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den zweiten und vierten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die vierte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 8 weist ein zweiter Rotor 24A einen zylindrischen Führungsabschnitt 63 an einer Position auf, die radial außerhalb des Außenkonusabschnitts 25A liegt und den ersten Rotor 22A umgibt. Der erste Rotor 22A wird in den zylindrischen Führungsabschnitt 63 des zweiten Rotors 24A montiert. Der erste Rotor 22 weist eine radial äußere Umfangsfläche 222 des ersten Rotors 22A auf, die als eine zylindrische Fläche dient. Die Außenumfangsfläche 222 und eine radial innere Umfangsfläche 631 des zylindrischen Führungsabschnitts 63 des zweiten Rotors 24A sind miteinander in Kontakt. Der zylindrische Führungsabschnitt 63 und die Außenumfangsfläche 222 wirken zusammen, um eine Führung zu bilden, die den zweiten Rotor 24A drehbar und gleitfähig relativ zum Außenkonusabschnitt 25A führt.
Obwohl der zylindrische Führungsabschnitt 63 eine Rolle spielt, die ähnlich der des zylindrischen Führungsabschnitts 61 ist, ist der zylindrische Führungsabschnitt 63 mit einem größeren Innendurchmesser als dem Außendurchmesser des zylindrischen Führungsabschnitts 61 effektiver beim Verhindern der Schrägstellung des zweiten Rotors 24A als der zylindrische Führungsabschnitt 61 in der zweiten Ausführungsform. Der Aufbau, in dem der zweite Rotor 24A an den Umfangsflächen 241 und 631 geführt wird, ist insbesondere bei der Verhinderung der Schrägstellung des zweiten Rotors 24A und auch beim Vergleichmäßigen der Gleitbewegung des zweiten Rotors 24A wirksam.
Nachstehend wird die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 9 bis 11 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den ersten und fünften Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die fünfte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 9 und 10 wird eine ringförmige Spulenabdeckung 64 an der Fläche der Spule 33 vorgesehen, die dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 gegenüberliegt (oder in der Öffnung des Spulenhalters 34). Die Spulenabdeckung 64 ist aus einem Kunststoff zum Abdichten der Spule 33 in dem Spulenhalter 34 hergestellt.
Mit Bezug auf die 9 und 10 wird eine erste Schmiernut 65 und zwei zweite Schmiernuten 66 radial in der Fläche der Spulenabdeckung 64 und der Ringfläche 641 des Spulenhalters 34 gebildet, die dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 gegenüberliegen. Die erste Schmiernut 65 ist unter der Achse 181 angeordnet und die zweiten Schmiernuten 66 sind oberhalb der Achse 181 angeordnet. Insbesondere ist die erste Schmiernut 65 am Boden der Spulenabdeckung 64 angeordnet. Die erste Schmiernut 65 und die zweiten Schmiernuten 66 sind radial über der Spulenabdeckung 64 und der ringförmigen Fläche 641 des Spulenhalters 34 angeordnet. Die zweite Schmiernut 66 steht am Innenumfang der Ringfläche 641 mit dem radial inneren Bereich des Magneten 32 in Verbindung.
Wenn die Taumelscheibe 23 an der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist, wird Schmieröl im Boden der Kurbelkammer 221 angesammelt und fließt in die erste Schmiernut 65. Während die Konuskupplung K ausgekuppelt ist, können der Außenkonusabschnitt 25 und der Innenkonusabschnitt 27 gelegentlich miteinander so in Kontakt kommen, dass der zweite Rotor 24 mit dem ersten Rotor 22 dreht. Eine solche Drehung des zweiten Rotors 24 mit dem ersten Rotor 22 veranlasst, dass das Schmieröl in der ersten Schmiernut 65 als Ölfilm durch den Raum zwischen der Spulenabdeckung 64 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 hochgezogen wird.
Um das Schmieröl hochzuziehen, ist es notwendig, den zweiten Rotor 24 mit dem ersten Rotor 22 zu drehen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Durchmesser der Rückstellfeder 60 größer als der der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 wie in 9 gezeigt hergestellt. Das heißt, dass der Wirkungspunkt der Rückkehrfeder 60, die auf die Taumelscheibe 23 wirkt (oder der Startpunkt Q1 des Pfeils Q, der die Richtung der Wirkung wiedergibt) radial außerhalb des Wirkungspunkts der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 auf der Taumelscheibe 23 (oder des Startpunkts R1 des Pfeils R, der die Wirkungsrichtung wiedergibt) angeordnet ist. In diesem Aufbau ist die Taumelscheibe 23 durch die Wirkung der Rückstellfeder 60 und die Wirkung der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 in der Position des minimalen Neigungswinkels einer Kraft ausgesetzt, die wie in 9 gezeigt so in einer Richtung im Gegenuhrzeigersinn wirkt, dass die Nockenfläche 391 durch die Arme 35 und 36 gedrückt wird. Die Wirkungen der Arme 35 und 36, die gegen die Nockenfläche 391 drücken, erhöhen die Tendenz der konischen Flächen 271 und 251, einander zu berühren, und somit ist die Tendenz des zweiten Rotors 24 größer, mit dem ersten Rotor 22 gedreht zu werden.
Ein Teil des hochgezogenen Schmieröls fließt in die zweiten Schmiernuten 66 und wird dann an das Axialdrucklager 30 zugeführt, das radial innerhalb des Magneten 32 angeordnet ist.
Ein Teil des Schmieröls, das an einem drehenden Teil wie dem ersten Rotor 22, der Tellerfeder 31 oder dem Axialdrucklager 30 hängt, fließt durch Zentrifugalkraft entlang der Innenumfangsfläche des Magneten 32 in den Raum zwischen dem ersten Rotor 22 und dem vorderen Gehäuse 12. Das Axialdrucklager 29, das Radiallager 19 und die Schaftabdichtvorrichtung 21 werden vom Schmieröl geschmiert, das in den Raum zwischen dem ersten Rotor 22 und dem vorderen Gehäuse 12 fließt.
Wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist, werden die drehende Welle 18 und der erste Rotor 22 gedreht und somit müssen das Axialdrucklager 29, das Radiallager 19 und die Wellendichtvorrichtung 21 geschmiert werden. Das Schmieröl in der ersten Schmiernut 65 und der zweiten Schmiernut 66 wird an das Axialdrucklager 29, das Radiallager 19 und die Schaftdichtvorrichtung 21 zugeführt, um diese zu schmieren. Somit werden das Axialdrucklager 29, das Radiallager 19 und die Schaftdichtvorrichtung 21 geeignet geschmiert, wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist.
In dem Aufbau nach der fünften Ausführungsform ist die erste Schmiernut 65, die am Boden der Spulenabdeckung 64 angeordnet ist, wahrscheinlich in das Schmieröl eingetaucht, das sich am Boden der Kurbelkammer 121 sammelt. Das heißt, dass die vorliegende Ausführungsform, in der die erste Schmiernut 65 am Boden der Spulenabdeckung 64 angeordnet ist, effektiv dabei ist, das Schmieröl in die erste Schmiernut 65 zu ziehen.
Nachstehend wird die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den fünften und sechsten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die sechste Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 12 und 13 werden eine erste ringförmige Schmiernut und eine zweite ringförmige Schmiernut 68 in der Ringfläche 641 des Spulenhalters 34 an Positionen gebildet, die sich jeweils radial so innerhalb und außerhalb der Ringfläche 641 befinden, dass sie sich entlang der Umfangsrichtung der Spulenabdeckung 64 erstrecken. Die erste ringförmige Schmiernut 67 ist radial innerhalb der zweiten ringförmigen Schmiernut 68 angeordnet. Die erste Schmiernut 65 und die zweiten Schmiernuten 66 sind radial quer zur ersten Ringschmiernut 67 und zur zweiten Ringschmiernut 68 gebildet. Sowohl die erste Schmiernut 65 als auch die zweiten Schmiernuten 66 stehen am inneren Umfang des Spulenhalters 34 mit dem radial inneren Bereich des Magneten 32 und am Außenumfang des Spulenhalters 34 mit dem radial äußeren Bereich des Magneten 32 in Verbindung. Die erste Schmiernut 65 und die zweiten Schmiernuten 66 sind mit der ersten ringförmigen Schmiernut 67 und der zweiten ringförmigen Schmiernut 68 verbunden.
Die erste ringförmige Schmiernut 67 und die zweite ringförmige Schmiernut 68 dienen dazu, zu verhindern, dass das Schmieröl, das vom unteren Teil des Magneten 32 hochgezogen wird, aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen austritt, wodurch sie das Schmieröl zum oberen Teil des Magneten 32 führen und die Axialdrucklager 30, 29, das Radiallager 19 und die Wellendichtvorrichtung 21 erfolgreich schmieren.
Nachstehend wird die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 14 und 15 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der ersten und siebten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die siebte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 14 weist der Spulenhalter 34 einen Vorsprung auf, der sich vom radial äußeren ringförmigen Ende des Spulenhalters 34 hin zum Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 erstreckt und eine Fläche 69 aufweist, die vom zweiten Rotor 24 weg zuläuft. Der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 weist einen radial äußeren Abschnitt (oder ringförmigen Abschnitt) mit einer Fläche 70 auf, die zum Magneten 32 hin zuläuft. Die zulaufende Fläche 70 liegt der zulaufenden Fläche 69 so gegenüber, dass sie komplementär zu der zulaufenden Fläche 69 ist. Ein Spalt L1 wird zwischen der zulaufenden Fläche 69 des Magneten 32 und der komplementären zulaufenden Fläche 70 des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 gebildet, wenn die Konuskupplung K im ausgekuppelten Zustand ist. L2 in 14 gibt einen Spalt zwischen dem Magneten 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 wieder, wenn die Konuskupplung K im ausgekuppelten Zustand ist, der in der Richtung parallel zur Achse 181 gemessen wird. Wie aus der Figur zu erkennen, ist L1 kleiner als L2. Das Vorsehen der zulaufenden Flächen 69 und 70, die den kleineren Spalt L1 schaffen, erhöht die elektromagnetische Kraft des Magneten 32, der auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkt.
Mit Bezug auf 15 geben die horizontale Achse und die vertikale Achse des Schaubilds die Größe des Spalts und die elektromagnetische Kraft wieder. Die Kurve D zeigt ein Beispiel der Änderung der elektromagnetischen Kraft, die erzeugt wird, wenn die zulaufenden Flächen 69 und 70 nicht vorgesehen sind. Die Kurve E zeigt ein Beispiel der Änderung der elektromagnetischen Kraft, die erzeugt wird, wenn die zulaufenden Flächen 69 und 70 vorgesehen sind. Die gerade Linie F zeigt ein Beispiel der Änderung der Federkraft der Tellerfeder 31. Wenn die zulaufenden Flächen 69 und 70 vorgesehen sind, kann eine Tellerfeder wie 31 mit einer größeren Federkraft verwendet werden als in dem Fall, in dem keine solchen zulaufenden Flächen vorgesehen sind. Das heißt, dass das Umschalten der elektromagnetischen Kupplung aus dem ausgekuppelten Zustand in den gekoppelten Zustand und umgekehrt stetig durchgeführt werden kann, obwohl die Tellerfeder 31 mit einer großen Federkraft verwendet wird.
Wie vorstehend beschrieben gibt es die Befürchtung, dass der zweite Rotor 24 durch die Arme 35 und 36 geneigt werden kann, was zu Druck gegen die Nockenfläche 391 führt, während die Konuskupplung K im ausgekuppelten Zustand ist. Wenn der zweite Rotor 24 geneigt ist, wird der Spalt zwischen der Spule 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 entlang des Umfangs des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 ungleichmäßig. Der Spalt zwischen dem Magneten 32 und dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 ist an einer Position benachbart zum Gelenkmechanismus 40 in der Umfangsrichtung des zweiten Rotors 24 minimal. Eine solche Ungleichmäßigkeit des Spalts führt dazu, dass in der Umfangsrichtung des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 eine ungleichmäßige elektromagnetische Kraft des Magneten 32 auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkt. In diesem Fall ist die elektromagnetische Kraft maximal, die an einer Position benachbart zum Gelenkmechanismus 40 auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkt. Wenn der Magnet 32 mit Energie versorgt wird, während der zweite Rotor 24 so geneigt ist, wird der vorstehend erläuterte ungleichmäßige Spalt weiter vergrößert (oder der zweite Rotor 24 weiter geneigt).
Wie aus den Kurven E und D in 15 ersichtlich, ist die Änderungsrate der elektromagnetischen Kraft bezüglich der Änderung des Spalts kleiner, wenn die zulaufenden Flächen 69 und 70 vorgesehen sind, als wenn die gleichen zulaufenden Flächen nicht vorgesehen sind. Das heißt, dass das Vorsehen der zulaufenden Flächen 69 und 70 dabei hilft, die Ungleichmäßigkeit der elektromagnetischen Kraft des Magneten 32, die auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkt, in der Umfangsrichtung des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 zu verringern. Dies hilft dabei, die Schrägstellung des zweiten Rotors 24 zu verringern, die bei Bestromen des Magneten 32 auftritt.
Nachstehend wird die achte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 16 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den siebten und achten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die achte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 16 weist der Spulenhalter 34 am radial inneren ringförmigen Ende benachbart zum zweiten Rotor 24 eine Fläche 71 auf, die von dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 weg zuläuft. Der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 weist einen radial inneren Abschnitt (oder ringförmigen Abschnitt) mit einer Fläche 72 auf, die hin zum Spulenhalter 34 zuläuft. Die zulaufende Fläche 72 liegt der zulaufenden Fläche 71 so gegenüber, dass sie komplementär zu der zulaufenden Fläche 71 ist.
Die achte Ausführungsform weist im Wesentlichen dieselben vorteilhaften Effekte wie die siebte Ausführungsform auf. Zusätzlich veranlasst die achte Ausführungsform, in der die zulaufenden Flächen 71 und 72 hinzugefügt werden, dass eine elektromagnetische Kraft des Magneten 32, die auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkt, stärker als in der siebten Ausführungsform wird.
Nachstehend wird die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 17 und 18 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den ersten und neunten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die neunte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf die 17 und 18 weist der zweite Rotor 24 eine Vielzahl von bogenförmigen Leerstellen 73 auf, die durch ihn hindurchgehen und in einer konzentrischen Weise gebildet sind. Die Leerstellen 73 sind radial innerhalb des Magneten 32 in der Richtung der Achse 181 angeordnet. Die Leerstellen 73 sind eine Flussbarriere, die radial innerhalb des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Leerstellen 73 dazu dienen, eine Flussleckage vom Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 zur drehenden Welle 18 über den Innenkonusabschnitt 27 und den Außenkonusabschnitt 25 zu verringern, und auch eine Flussleckage vom Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 an die Taumelscheibe 23 über den Innenkonusabschnitt 27 zu verringern. Die Verringerung der Flussleckage verhindert die Verringerung der elektromagnetischen Kraft des Magneten 32, die auf den Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 wirkt.
Nachstehend wird die zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 19 und 20 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der ersten und zehnten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die zehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 20 weist die Fläche 281 des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 einen dem Kompressionshub entsprechenden Bereich 75 und einen dem Saughub entsprechenden Bereich 77 auf. Mit Bezug auf die 19 und 20 wirken ein Teil des dem Kompressionshub entsprechenden Bereichs 75, der durch 76 bezeichnet wird, und ein Teil des dem Saughub entsprechenden Bereichs 77, der mit 78 bezeichnet wird, zusammen, um einen ebenen geneigten Abschnitt 74 zu bilden, der vom Magneten 32 mit einem radial nach außen ansteigenden Abstand beabstandet ist. Die Grenze zwischen dem Teil 76 des dem Kompressionshub entsprechenden Bereichs 75 und dem Teil 78 des dem Saughub entsprechenden Bereichs 77 ist an der dem oberen Totpunkt entsprechenden Position 79 angeordnet. Der dem Kompressionshub entsprechende Bereich 75 ist ein Winkelbereich, der um die Achse 181 zentriert ist, und in dem die axialen Mitten 451 der Kolben 45 (wobei nur ein Kolben in 20 gezeigt ist) im Kompressionshub liegen. Der dem Saughub entsprechende Bereich 77 ist ein Winkelbereich, der um die Achse 181 zentriert ist und in dem die axialen Mitten 451 der Kolben 45 in dem Saughub vorhanden sind. Der Gelenkmechanismus 40 ist hinter dem geneigten Abschnitt 74 des zweiten Rotors 24 angeordnet.
Während die Konuskupplung K im ausgekuppelten Zustand ist, ist zu befürchten, dass der zweite Rotor 24 in der Richtung geneigt wird, die die obere Seite des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 der 19 dazu veranlasst, hin zum Magneten 32 bewegt zu werden. Das Vorhandensein des geneigten Abschnitts 74 des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 hilft dabei, zu verhindern, dass der Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 des zweiten Rotors 24 in einen schädlichen Kontakt mit dem Magneten 32 bewegt wird.
Nachstehend wird die elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 21 und 22 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der ersten und elften Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die elfte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 21 bezeichnet das Bezugszeichen T_cmin das Spiel zwischen dem oberen Ende des Kolbens 45 und der Saugplatte 15, das sich bildet, wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des maximalen Neigungswinkels ist. Das Spiel wird nachstehend lediglich als „oberer Freiraum” des Kolbens 45 bezeichnet. Die Positionen des oberen Endes des Kolbens 45 und des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24, wenn die Taumelscheibe 23 an der Position des maximalen Neigungswinkels ist, werden durch die doppelt gestrichelte Linie in 21 gezeigt.
Mit Bezug auf 22 wird ΔT_c so festgelegt, dass die Beziehung T_cmin + ΔT_c ≥ η erfüllt ist, wenn ΔT_c + T_cmin den oberen Freiraum des Kolbens 45 wiedergibt, der gebildet wird, wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels ist, und η die Größe der elastischen Verformung der Tellerfeder 31 (des Federteils) wiedergibt, wenn die Konuskupplung K im Eingriff ist.
Die horizontale Achse des Schaubilds gibt den Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 23 an, und die vertikale Achse des Schaubilds gibt die Dimension des oberen Freiraums des Kolbens 45 an. Die Kurve M zeigt eine Änderung des oberen Freiraums.
Wenn das obere Ende des Kolbens 45 mit der Saugventilplatte 15 in Kontakt kommt, während die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels ist, wirkt die Federkraft der Tellerfeder 31, die erzeugt wird, wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels ist, auf den Kolben 45. Die Reaktionskraft der Federkraft spannt den zweiten Rotor 24 hin zum ersten Rotor 22 vor. Dies erleichtert es dem zweiten Rotor 24, mit dem ersten Rotor 22 zu drehen, um dadurch den mechanischen Verlust des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung zu erhöhen.
Durch Einstellen von ΔT_c wie vorstehend beschrieben wird jedoch der Kontakt zwischen dem oberen Ende des Kolbens 45 und der Saugventilplatte 15 vermieden.
Nachstehend wird die zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 23 und 24 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der ersten und zwölften Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die zwölfte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf die 23 und 24 wird ein Paar von Nuten 80 (in 23 wird nur eine Nut gezeigt) in der konischen Fläche 271 des zweiten Rotors 24 so gebildet, dass sie sich linear über die konische Fläche 271 erstrecken. Das Paar von Nuten 80 wird an Positionen innerhalb eines Winkelbereichs 82 um die Achse 181 gebildet. Wie in 24 gezeigt deckt der Winkelbereich 82 einen Winkelbereich um die Achse 181 mit Ausnahme des Winkelbereichs γ ab, der von der dem oberen Totpunkt entsprechenden Position 79 zu einer Position reicht, die mit einem vorab festgelegten Winkel γ vom dem Kompressionshub entsprechenden Bereich 75 beabstandet ist. Der Winkelbereich γ ist beispielsweise 45°. Wenn die Taumelscheibe 23 aus der Position des minimalen Neigungswinkels bewegt oder wenn die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den gekoppelten Zustand geschaltet wird, kann es vorkommen, dass teilweiser Kontakt zwischen den konischen Flächen 251 und 271 in dem Winkelbereich γ auftritt. Wenn eine Nut wie 80 in dem Winkelbereich γ gebildet wird, kann es vorkommen, dass ein Verschleiß in dem Winkelbereich γ auftritt. Der Winkelbereich 82, innerhalb dessen die Nuten 80 gebildet sind, wird zur Verhinderung des Verschleißes eingestellt.
Die Nuten 80 erlauben einem Schmieröl, sanft in den Spalt zwischen den konischen Flächen 251 und 271 zu fließen. Die Nuten 80 dienen auch dazu, Fremdteile abzufangen, die zwischen den konischen Flächen 251 und 271 vorhanden sind. Wenn Nuten wie 80 in der konischen Fläche 251 des ersten Rotors 22 gebildet werden, gibt es die Befürchtung, dass die Fremdteile aus den Nuten 80 durch die durch die Drehung des ersten Rotors 22 verursachte Zentrifugalkraft erneut in den Spalt zwischen den konischen Flächen 251 und 271 fließen. In der vorliegenden Ausführungsform, in der die Nuten 80 in der konischen Fläche 271 gebildet werden, kann jedoch ein solches Problem verhindert werden.
Nachstehend wird die dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 25 und 26 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den ersten und dreizehnten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die dreizehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 25 sind ein Saugdrucksensor 84 und ein Abgabedrucksensor 85 durch Signale mit dem Steuercomputer C verbunden. Der Saugdrucksensor 84 erfasst den Druck in der Saugkammer 131 (oder den Saugdruck), und der Abgabedrucksensor 85 erfasst den Druck in der Abgabekammer 132 (oder den Abgabedruck). Daten über den Saugdruck, der vom Saugdrucksensor 84 erfasst wird, und Daten über den Abgabedruck, der vom Abgabedrucksensor 85 erfasst wird, werden von den entsprechenden Sensoren an den Steuercomputer C übertragen. Der Steuercomputer C steuert das Bestromen und Ausschalten des Magneten 32 auf der Grundlage der Daten über den Saugdruck und den Abgabedruck, die jeweils vom Saugdrucksensor 84 und dem Abgabedrucksensor 85 erfasst werden.
26 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerprogramm veranschaulicht, das das Bestromen und Ausschalten des Magneten 32 steuert. Der Steuercomputer C führt das Steuerprogramm der 26 aus. Nachstehend wird die Steuerung zum Bestromen und Ausschalten des Magneten 32 auf der Grundlage des Ablaufplans der 26 beschrieben.
Im Schritt S1 bestimmt der Steuercomputer C, ob das Verschiebungssteuerventil 56 EIN ist oder nicht. Wenn das Verschiebungssteuerventil 56 EIN ist (JA im Schritt S1), schaltet der Computer C den Magneten 32 im Schritt S2 ein bzw. versorgt ihn mit Energie, um dadurch die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand zu schalten. Im Schritt S3 bestimmt der Steuercomputer C, ob der Differenzialdruck ΔP (= Pd – Ps) zwischen dem Abgabedruck Pd, der vom Abgabedrucksensor 85 erfasst wird, und dem Saugdruck Ps, der vom Saugdrucksensor 84 erfasst wird, größer als ein oder gleich einem vorab festgelegten Differenzialdruckreferenzwert z ist.
Wenn der Differenzialdruck ΔP den vorab festgelegten Differenzialdruckreferenzwert z nicht erreicht (NEIN im Schritt S3), setzt der Steuercomputer C die Energieversorgung des Magneten 32 im Schritt S2 fort. Wenn die Konuskupplung K durch das Fortsetzen der Energieversorgung des Magneten 32 vollständig eingekuppelt bzw. eingerückt ist, drehen der zweite Rotor 24 und die Taumelscheibe 23 integriert bzw. gemeinsam mit dem ersten Rotor 22.
Wenn der Differenzialdruck ΔP den vorab festgelegten Differenzialdruckreferenzwert z erreicht (JA im Schritt S3), veranlasst der Steuercomputer C, dass der Magnet 32 im Schritt S4 entregt wird. Falls der Differenzialdruck (= Pd – Ps) relativ klein ist, wenn die Taumelscheibe 23 an der Position des minimalen Neigungswinkels ist, ist die Kraft der Taumelscheibe 23, die den zweiten Rotor 24 gegen den ersten Rotor 22 drückt, ebenfalls vergleichsweise klein, was veranlassen kann, dass der Innenkonusabschnitt 27 auf dem Außenkonusabschnitt 25 rutscht. Wenn der Magnet 32 in einem solchen Zustand des Differenzialdrucks ΔP abgeschaltet wird, wird die Drehung des ersten Rotors 22 so unstetig über den zweiten Rotor 24 an die Taumelscheibe 23 übertragen, dass das Anlaufen des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung misslingt.
Der Differenzialdruckreferenzwert z ist so eingestellt, dass der Innenkonusabschnitt 27 nicht auf dem Außenkonusabschnitt 25 gleitet. Daher kann der Kompressor 10 mit variabler Verdrängung stetig gestartet werden.
Nachstehend wird die vierzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 27 und 28 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in den dreizehnten und vierzehnten Ausführungsformen verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die vierzehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 27 wird ein Drehzahlsensor 89 zum Erfassen der Drehzahl einer (nicht gezeigten) Arbeitsmaschine des Fahrzeugs mit dem Steuercomputer C über Signale verbunden. Ein Temperatursensor 90 zum Erfassen der Temperatur der Außenluft in der Nähe des Verdampfers 52 (oder der Ausblastemperatur) wird mit dem Steuercomputer C über Signale verbunden. Daten über die Drehzahl, die der Drehzahlsensor 89 erfasst, werden an den Steuercomputer C gesendet. Der Steuercomputer C berechnet die Änderung der Drehzahl (oder die Drehbeschleunigung) auf der Grundlage der Daten über die Drehzahl, die vom Drehzahlsensor 89 erfasst wird. Der Steuercomputer C steuert das Erregen und Entregen des Magneten 32 auf der Grundlage der Daten über die Drehzahl und den Abgabedruck, die jeweils vom Drehzahlsensor 89 und vom Abgabedrucksensor 85 erfasst werden.
28 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerprogramm veranschaulicht, welches das Erregen und Entregen des Magneten 32 steuert. Der Steuercomputer C führt das Steuerprogramm der 28 aus. Nachstehend wird dasund das Entregen des Magneten 32 auf der Grundlage des Ablaufplans der 28 beschrieben.
Im Schritt S11 bestimmt der Steuercomputer C, ob das Verschiebungssteuerventil 56 EIN ist oder nicht. Wenn das Verschiebungssteuerventil 56 EIN ist (JA im Schritt S11), schätzt der Steuercomputer C im Schritt S12 den Saugdruck aus dem Tastverhältnis, mit dem das Durchfließen des elektrischen Stroms durch das Verschiebungssteuerventil 56 gesteuert wird, und der Temperatur ab, die vom Temperatursensor 90 erfasst wird. Im Schritt S13 schätzt der Steuercomputer C die Kompressionskraft aus dem abgeschätzten Saugdruck und dem Abgabedruck ab, der vom Abgabedrucksensor 85 erfasst wird.
Im Schritt S14 schätzt der Steuercomputer C das übertragene Drehmoment G aus der abgeschätzten Kompressionskraft ab. Das übertragene Drehmoment G bezieht sich auf einen Wert des Drehmoments, das von der Kompressionskraft durch die Konuskupplung K übertragen wird. Im Schritt S15 schätzt der Steuercomputer C das Lastmoment H aus den Betriebsbedingungen (der Drehzahl und der Drehbeschleunigung) des Kompressors 10 mit variabler Verdrängung ab. Das Lastmoment H bezieht sich auf einen Wert des Drehmoments, das vom ersten Rotor 22 über die Konuskupplung K an den zweiten Rotor 24 übertragen werden muss.
Im Schritt S16 bestimmt der Steuercomputer C, ob das übertragene Drehmoment G größer oder gleich dem Lastmoment H ist. Wenn das übertragene Drehmoment G das Lastmoment H nicht erreicht (NEIN im Schritt S16), versorgt der Steuercomputer C den Magneten 32 mit Energie. Das Bestromen des Magneten 32 erhöht die Eingriffskraft der Konuskupplung K, um dadurch zu veranlassen, dass der zweite Rotor 24 integriert mit dem ersten Rotor 22 gedreht wird.
Wenn das Verschiebungssteuerventil 56 EIN ist und die Taumelscheibe 23 an einer Position in der Nähe der Position des minimalen Neigungswinkels ist, kann der Kompressor 10 mit variabler Verdrängung mit der minimalen Verschiebung betrieben werden. Ein solcher Betrieb des Kompressors 10 tritt beispielsweise auf, wenn die Außenlufttemperatur extrem niedrig ist. Wenn der Magnet 32 dann im ausgeschalteten Zustand ist, gibt es die Befürchtung, dass das Drehmoment des ersten Rotors 22 nicht an den zweiten Rotor 24 übertragen wird, das bedeutet, dass der zweite Rotor 24 nicht zusammen mit dem ersten Rotor 22 gedreht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die gemeinsame Drehung des zweiten Rotors 24 mit dem ersten Rotor 22 stetig sichergestellt, während der Kompressor 10 mit variabler Verdrängung bei der minimalen Verdrängung arbeitet.
Nachstehend wird die fünfzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 29 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gleichen Elemente oder Komponenten in der ersten und fünfzehnten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die fünfzehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 29 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 86 fest in der Fläche 281 des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 montiert, der dem Magneten 32 gegenüberliegt. Der Permanentmagnet 86 nimmt die Abstoßungskraft vom Magneten 32 auf, indem elektrischer Strom durch die Spule 33 des Magneten 32 in der Richtung geleitet wird, die der Richtung des elektrischen Stroms entgegengesetzt ist, die veranlasst, dass die Konuskupplung K in Eingriff kommt. So kann die Konuskupplung K aus dem gekoppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand schalten.
Nachstehend wird die sechzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 30 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der ersten und sechzehnten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die sechzehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 30 entspricht ein erster Rotor 22B dem ersten Rotor 22 der ersten Ausführungsform und ist aus einem magnetischen Material hergestellt. Der erste Rotor 22B wird durch die drehende Welle 18 in einer solchen Weise gelagert, dass der erste Rotor 22B integriert mit der drehenden Welle 18 drehbar und darauf gleitfähig ist. Der erste Rotor 22B weist einen Außenkonusabschnitt 25B und einen ringförmigen Druckaufnahmeabschnitt 26B auf, der sich radial von dem Außenumfang des Außenkonusabschnitts 25B nach außen erstreckt. Der Außenkonusabschnitt 25B weist eine konische Fläche 251B auf. Der Magnet 32B entspricht dem Magneten 32 der ersten Ausführungsform und ist im vorderen Gehäuse 12 montiert. Der Magnet 32B zieht den Außenkonusabschnitt 25B an, wenn ein elektrischer Strom durch die Spule 33 fließt.
Der zweite Rotor 24B entspricht dem zweiten Rotor 24 der ersten Ausführungsform. Der zweite Rotor 24B ist am Druckaufnahmeabschnitt 26 des ersten Rotors 22B so montiert und dadurch gelagert, dass er auf dem ersten Rotor 22B gleitfähig und relativ dazu drehbar ist. Der zweite Rotor 24B weist einen Innenkonusabschnitt 27B und ein Paar von Vorsprüngen 37 und 38 (von denen nur ein Vorsprung 37 in 30 gezeigt ist) auf. Das Paar von Vorsprüngen 37 und 38 bildet einen Teil des Gelenkmechanismus 40. Der Innenkonusabschnitt 27B weist eine konische Fläche 271B auf. Der Außenkonusabschnitt 25B und der Innenkonusabschnitt 27B wirken zusammen, um die Konuskupplung K zu bilden.
Das Axialdrucklager 30 und die Tellerfeder 31 sind zwischen dem Außenkonusabschnitt 25B des ersten Rotors 22B und dem Innenkonusabschnitt 27B des zweiten Rotors 24B angeordnet. Das Axialdrucklager 29 ist zwischen dem ersten Rotor 22B und dem vorderen Gehäuse 12 angeordnet. Die Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn das Kühlmittel aus der Kompressionskammer 112 abgegeben wird, wird über die Taumelscheibe 23, den zweiten Rotor 24B, die Konuskupplung K, den ersten Rotor 22B und das Axialdrucklager 29 vom vorderen Gehäuse 12 aufgenommen.
Ein ringförmiger Anschlag 87 ist an der drehenden Welle 18 in einer Position zwischen der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und dem Außenkonusabschnitt 25B des ersten Rotors 22B zum Beschränken des Abstands des ersten Rotors 22B vom Magneten 32B in der Richtung der Achse 181 montiert.
Die Taumelscheibe 23 weist in einer Position benachbart zum Gelenkmechanismus 40 einen Druckarm 88 auf, der sich hin zum Druckaufnahmeabschnitt 26B des ersten Rotors 22B erstreckt. Der Druckaufnahmeabschnitt 26B weist eine Nockenfläche 261 auf. Das Ende des Druckarms 88 ist mit der Nockenfläche 261 in Kontakt. Der Druckarm 88 wird gegen die Nockenfläche 261 gedrückt, wenn die Taumelscheibe 23 aus der Position des minimalen Neigungswinkels in die Position des maximalen Neigungswinkels verschoben wird. Die Nockenfläche 261 spielt die Rolle der Nockenfläche 391 der ersten Ausführungsform.
Wenn der Magnet 32B eingeschaltet wird, wobei die Taumelscheibe 23 an der Position des minimalen Neigungswinkels angeordnet ist, zieht der Magnet 32B den ersten Rotor 22B an, um dadurch die Konuskupplung K aus dem ausgekuppelten Zustand in den Eingriffszustand zu schalten. Somit wird die Drehung der drehenden Welle 18 über den ersten Rotor 22B, die Konuskupplung K, den zweiten Rotor 24B und den Gelenkmechanismus 40 an die Taumelscheibe 23 übertragen.
Die sechzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist im Wesentlichen dieselben Effekte wie jene auf, die unter den Punkten (1), (2), (4), und (7) der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
Nachstehend wird die siebzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 31 und 32 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der zweiten und siebzehnten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die siebzehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 31 ist die Tellerfeder 91 zwischen dem Axialdrucklager 30 und dem zweiten Rotor 24A in einer Position benachbart zum Gelenkmechanismus 40 angeordnet. Die Tellerfeder 91 ist in einer Aussparung 92 angeordnet, die auf der Fläche 272 des zweiten Rotors 24A gebildet ist und spielt die Rolle der Tellerfeder 31 der ersten Ausführungsform.
Mit Bezug auf 32 ist die Tellerfeder 91 in einem Winkelbereich α um die Achse 181 positioniert, der sich zwischen der dem oberen Totpunkt entsprechenden Position 79 und einer Position befindet, die von der dem oberen Totpunkt entsprechenden Position mit einem vorab festgelegten Abstandswinkel α im dem Kompressionshub entsprechenden Bereich 75 beabstandet ist. In der Ausführungsform der 32 ist der Winkelbereich α 90°. Der Pfeil F6 der 31 bezeichnet eine imaginäre Federlast, die erzeugt wird, wenn die Tellerfeder 31 der zweiten Ausführungsform der 6 anstelle der Tellerfeder 91 verwendet wird. Der Pfeil FL der 31 zeigt die Reaktionskraft, welche die Taumelscheibe 23 über die Kolben 45 erfährt. Die Federkraft F6 der Tellerfeder 31 wirkt gleichmäßig auf den dem Kompressionshub entsprechenden Bereich 75 und den dem Saughub entsprechenden Bereich 77 des zweiten Rotors 24A.
Die Reaktionskraft FL ist im dem Kompressionshub entsprechenden Bereich 75 größer als im dem Saughub entsprechenden Bereich 77. Das heißt, dass die Reaktionskraft FL exzentrisch auf den zweiten Rotor 24A wirkt. Daher wird das Moment FL × Lh erzeugt, das auf den zweiten Rotor 24A wirkt.
Wenn das Verdrängungssteuerventil 56 (siehe 1) aus dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, oder wenn die Konuskupplung K aus dem eingekuppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand geschaltet wird, veranlasst das Moment FL × Lh, das auf den zweiten Rotor 24A wirkt, den zweiten Rotor 24A dazu, sich relativ zum ersten Rotor 22A zu neigen, wodurch Kräfte X1 und X2 auf den zweiten Rotor 24A ausgeübt werden. Somit wirkt eine Reibkraft, die durch die Kräfte X1 und X2 verursacht wird, auf den zweiten Rotor 24A, der bewegt wird, wenn das Verschiebungssteuerventil 56 aus dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet wird. Die Reibkraft, die durch das Moment FL × Lh erzeugt wird, verhindert, dass sich der zweite Rotor 24A sanft bewegt, oder verhindert, dass die Konuskupplung K sanft aus dem gekoppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand geschaltet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der die Tellerfeder 91 im Winkelbereich α der 32 positioniert ist, verhindert die Federlast der Tellerfeder 91 die Schrägstellung des zweiten Rotors 24A relativ zum zweiten Rotor 22A gegen die exzentrische Last der Reaktionskraft FL, wodurch sie ermöglicht, dass sich der zweite Rotor 24A sanft bewegt (oder es der Konuskupplung K erlaubt, sanft aus dem gekoppelten Zustand in den ausgekuppelten Zustand geschaltet zu werden).
Nachstehend wird die achtzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 33 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der ersten und achtzehnten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die achtzehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 33 weist der Spulenhalter 34 an seinem hinteren Ende eine radial innere ringförmige Endfläche 34A und eine radial äußere ringförmige Endfläche 34B auf. Die ringförmige Endfläche 34A ist in der Richtung der Achse 181 näher am zweiten Rotor 24 als eine äußere Umfangsfläche 26A des Druckaufnahmeabschnitts 26 des zweiten Rotors 22. Der Spulenhalter 34 weist an seinem radial inneren ringförmigen Abschnitt desselben eine erste Fläche 341 auf, die der äußeren Umfangsfläche 26A des Druckaufnahmeabschnitts 26 des ersten Rotors 22 gegenüberliegt. Ein erster Spalt G1 wird zwischen der Außenumfangsfläche 26A des Druckaufnahmeabschnitts 26 und der ersten Fläche 341 so gebildet, dass ein Weg des magnetischen Flusses geformt ist, der in der radialen Richtung der drehenden Welle 18 fließt.
Die ringförmige Endfläche 34A ist nicht in der Nähe des zweiten Rotors 24 angeordnet. Ein Spalt wird zwischen der ringförmigen Endfläche 34A und dem zweiten Rotor 24 gebildet, um zu verhindern, dass magnetischer Fluss in der Richtung der Achse 181 zwischen der ringförmigen Endfläche 34A und dem zweiten Rotor 24 fließt.
Die ringförmige Endfläche 34B ist in der Richtung der Achse 181 näher an der Taumelscheibe 23 als die Außenumfangsfläche 28A des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 angeordnet. Der Spulenhalter 34 weist am radial äußeren ringförmigen Abschnitt desselben eine zweite Fläche 342 auf, die der Außenumfangsfläche 28A des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24 gegenüberliegt. Ein zweiter Spalt G2 wird zwischen der Außenumfangsfläche 28A des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 und der zweiten Fläche 342 des Spulenhalters 34 so gebildet, dass er einen Weg des magnetischen Flusses bildet, der in der radialen Richtung der drehenden Welle 18 fließt. Die Tellerfeder 31 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem nichtmagnetischen Material wie einem Edelstahlmaterial hergestellt.
Wenn der Magnet 32 mit Energie versorgt wird, fließt der magnetische Fluss, der im Spulenhalter 34 erzeugt wird, über den zweiten Spalt G2 von der zweiten Fläche 342 in der radialen Richtung der drehenden Welle 18 zur Außenumfangsfläche 28A des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28 des zweiten Rotors 24. Der an den zweiten Rotor 24 gelangende magnetische Fluss fließt dann über einen Spalt zwischen den konischen Flächen 251 und 271 der ersten und zweiten Rotoren 22 und 24 zum ersten Rotor 22. Der magnetische Fluss, der zum ersten Rotor 22 geflossen ist, fließt von der Außenumfangsfläche 26A des Druckaufnahmeabschnitts 26 über den ersten Spalt G1 in der radialen Richtung der drehenden Welle 18 zur ersten Fläche 341 des Spulenhalters 34. Das heißt, der im Spulenhalter 34 entwickelte magnetische Fluss fließt über den zweiten Spalt G2, den zweiten Rotor 24, die konischen Flächen 251, 271, den ersten Rotor 22 und den ersten Spalt G1 zurück zum Spulenhalter 34, wodurch ein magnetischer Kreis M1 gebildet wird.
Der magnetische Fluss, der den magnetischen Kreis M1 bildet, veranlasst, dass die konische Fläche 271 des zweiten Rotors 24 zu der konische Fläche 251 des ersten Rotors 22 gezogen wird, um dadurch die konische Fläche 271 mit der konischen Fläche 251 in Kontakt zu bringen. In der vorliegenden Ausführungsform hindert die Tellerfeder 31, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, den magnetischen Fluss daran, aus dem zweiten Rotor 24 über das Axialdrucklager 30 und die Tellerfeder 31 in den ersten Rotor 22 auszutreten, so dass der magnetische Fluss über den Spalt zwischen den konischen Flächen 251 und 271 fließt.
Um die Spalte G1 und G2 anzupassen, die einen Teil des Wegs des magnetischen Flusses bilden, der in der radialen Richtung der drehenden Welle 18 fließt, ist es nur nötig, die radiale Länge entweder des Spulenhalters 34, des ersten Rotors 22 oder des zweiten Rotors 24 anzupassen. Daher kann man die nötige elektromagnetische Kraft des Magneten 32 durch einfaches Anpassen der Spalten G1 und G2 sicherstellen.
Nachstehend wird die neunzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 34 und 35 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der dritten und neunzehnten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die neunzehnte Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 34 wird ein ringförmiges Druckteil 95 zwischen den zweiten Rotor 24A und der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 so angeordnet, dass es die drehenden Welle 18 umgibt. Ein Spalt wird zwischen der drehenden Welle 18 und der Innenumfangsfläche des Druckteils 95 gebildet. Das Druckteil 95 ist in der Richtung der Achse 181 bewegbar. Das Druckteil 95 weist eine vordere Fläche 95A auf, die dem zweiten Rotor 24A gegenüberliegt, und ist in Kontakt mit dem zweiten Rotor 24A und dem Wälzlager 62. Das Druckteil 95 verhindert, dass das Wälzlager 62 in die Kurbelkammer 121 fällt.
Wenn die Taumelscheibe 23 in der Position des minimalen Neigungswinkels ist und die Konuskupplung K ausgekuppelt ist (oder der Magnet 32 entregt ist), drückt die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 das Druckteil 95 nicht hin zum zweiten Rotor 24A, sondern drückt die Taumelscheibe 23 in der Richtung, die veranlasst, dass sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 verringert. Die vordere Fläche 95A des Druckteils 95 ist dann vom zylindrischen Führungsabschnitt 61 beabstandet.
Mit Bezug auf 35 werden der zweite Rotor 24A und die Taumelscheibe 23 integriert mit dem ersten Rotor 22A gedreht, um dadurch den Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 zu erhöhen, wenn der Magnet 32 eingeschaltet wird, um die Konuskupplung K einzukuppeln. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 steigt, drückt die Taumelscheibe 23 die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 gegen das Druckteil 95, um dadurch das Druckteil 95 gegen den zweiten Rotor 24A zu drücken. Wenn das Druckteil 95 den zweiten Rotor 24A und das Wälzlager 62 drückt, wird der zweite Rotor 24A hin zum ersten Rotor 22A vorgespannt, um dadurch das Übertragungsmoment zwischen den konischen Flächen 251 und 271 zu erhöhen. In der vorliegenden Ausführungsform dient die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 als ein Vorspannteil. Zusätzlich wirken die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und das Druckteil 95 zusammen, um eine Vorspannvorrichtung zu schaffen, die den zweiten Rotor 24A hin zum ersten Rotor 22A vorspannt. Die vordere Fläche 95A des Druckteils 95 ist mit dem zweiten Rotor 24A in Kontakt. Die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und das Druckteil 95 dienen auch als eine Abstandbeschränkungsvorrichtung, die den Abstand zwischen dem ersten Rotor 22A und dem zweiten Rotor 24A in der Richtung der Achse 181 beschränkt.
Nachstehend wird die zwanzigste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 36 und 37 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der dritten und zwanzigsten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die zwanzigste Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 36 wird ein ringförmiges Druckteil 96 zwischen dem Anschlag 42 und der Neigungswinkelverringerungsfeder 41 so eingebaut, dass es die drehende Welle 18 umgibt. Ein Spalt wird zwischen der drehenden Welle 18 und der Innenumfangsfläche des Druckteils 96 gebildet. Das Druckteil 96 ist in der Richtung der Achse 181 bewegbar. Das Druckteil 96 weist eine ringförmige Endfläche 96A auf, die dem zweiten Rotor 24A gegenüberliegt und mit dem zweiten Rotor 24A in Kontakt ist. Der Anschlag 42 ist im Druckteil 96 vorgesehen.
Mit Bezug auf 37 werden der zweite Rotor 24A und die Taumelscheibe 23 integriert mit dem ersten Rotor 22A gedreht, wenn der Magnet 32 mit Energie versorgt wird, um die Konuskupplung K einzukuppeln, um dadurch den Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 zu erhöhen. Mit einer Erhöhung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 23 wird die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 gegen das Druckteil 96 gedrückt, um dadurch das Druckteil 96 gegen den zweiten Rotor 24A zu drücken. Wenn das Druckteil 96 gegen den zweiten Rotor 24A drückt, wird der zweite Rotor 24A hin zum ersten Rotor 22A vorgespannt, um dadurch das übertragene Moment zwischen den konischen Flächen 251 und 271 zu erhöhen. In der vorliegenden Ausführungsform dient die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 als ein Vorspannteil. Zudem wirken die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und das Druckteil 96 zusammen, um eine Vorspannvorrichtung zu schaffen, die den zweiten Rotor 24A zum ersten Rotor 22A hin vorspannt.
Nachstehend wird die einundzwanzigste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 38 beschrieben. Dieselben Bezugszeichen werden für die gemeinsamen Elemente oder Komponenten in der zwanzigsten und einundzwanzigsten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung solcher Elemente oder Komponenten für die einundzwanzigste Ausführungsform wird ausgelassen.
Mit Bezug auf 28 weist der erste Rotor 22A einen Innenkonusabschnitt 27C auf. Der Innenkonusabschnitt 27C weist eine konische Fläche 271C auf, die die Achse 181 umgibt. Der zweite Rotor 24A weist einen Außenkonusabschnitt 25C auf, der mit dem Innenkonusabschnitt 27C verbindbar und davon trennbar ist. Der Außenkonusabschnitt 25C weist eine konische Fläche 251C auf, die die Achse 181 umgibt. Die konischen Flächen 271C und 251C sind in einer einander gegenüberliegenden Weise in Kontakt bringbar. Somit können der Außenkonusabschnitt 25C des zweiten Rotors 24A und der Innenkonusabschnitt 27C des ersten Rotors 22A zusammenwirken, um die Konuskupplung K zu bilden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Kontext der vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene Weise wie nachstehend beispielhaft ausgeführt eingesetzt werden kann.
Eine Schraubenfeder kann als das Federteil anstelle der Tellerfeder 31 verwendet werden, die zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor eingesetzt ist.
In der dritten Ausführungsform kann die Führung zwischen der drehenden Welle 18 und dem zweiten Rotor 24A eingesetzt sein, wie in 39 gezeigt.
In der fünften Ausführungsform können die erste Schmiernut 65 und die zweite Schmiernut 66 nur in der Spulenabdeckung 64 gebildet sein.
In der sechsten Ausführungsform können die erste ringförmige Schmiernut 67 und die zweite ringförmige Schmiernut 68 in der Spulenabdeckung 64 gebildet sein. Obwohl in der sechsten Ausführungsform der Spulenhalter 34 eine einzige erste ringförmige Schmiernut 67 und eine einzige zweite ringförmige Schmiernut 68 aufweist, können sowohl die Spulenabdeckung 64 als auch der Spulenhalter 34 eine Vielzahl erster ringförmiger Schmiernuten 67 und eine Vielzahl zweiter ringförmiger Schmiernuten 68 aufweisen.
In der sechsten Ausführungsform kann die erste ringförmige Schmiernut 67 entfallen.
In der zehnten Ausführungsform kann die gesamte Fläche 281 des Anziehungsaufnahmeabschnitts 28, die dem Magneten 32 gegenüberliegt, durch eine geneigte Fläche wie den geneigten Abschnitt 74 gebildet sein.
In der zwölften Ausführungsform kann eine aus den paarweise vorliegenden Nuten 80 weggelassen werden.
In der ersten Ausführungsform können die konischen Flächen 251 und 271 mit einer beliebigen abriebfesten Oberflächenbehandlung behandelt werden.
Ein Reibmaterial kann für mindestens eines der konischen Flächen 251 und 271 verwendet werden. Die Verwendung des Reibmaterials verbessert die Drehmomentübertragung in der eingekuppelten Konuskupplung K.
Jedes Teil mit einer hohen Abriebfestigkeit kann auf den Außenkonusabschnitt 25 montiert werden, um dadurch die konische Fläche 251 zu bilden.
Jedes Teil mit einem hohen Abriebwiderstand kann auf den Innenkonusabschnitt 27 montiert werden, um dadurch die konische Fläche 271 zu bilden.
Die Arme 35 und 36 der Taumelscheibe 23 können aus nichtmagnetischem Material hergestellt werden, um zu verhindern, dass der magnetische Fluss aus dem Anziehungsaufnahmeabschnitt 28 hin zur Taumelscheibe 23 austritt.
In einer Modifizierung der dreizehnten Ausführungsform kann ein erster Abgabedruck, ein erster Saugdruck oder eine erste Temperatur (oder Ausblastemperatur) der Außenluft in der Nähe des Verdampfers 52 erfasst werden, wenn die Taumelscheibe 23 an der Position des minimalen Neigungswinkels ist. Zusätzlich kann ein zweiter Abgabedruck, ein zweiter Saugdruck oder eine zweite Temperatur (oder Ausblastemperatur) der Außenluft in der Nähe des Verdampfers 52 erfasst werden, nachdem die Energieversorgung des Magneten 32 gestartet wurde. Es kann so gesteuert werden, dass der Magnet 32 entregt wird, wenn der Wert der Änderung zwischen dem ersten Abgabedruck und dem zweiten Abgabedruck einen vorab festgelegten Referenzwert erreicht. Alternativ kann der Magnet 32 entregt werden, wenn der Wert der Änderung zwischen dem ersten Saugdruck und dem zweiten Saugdruck einen vorab festgelegten Referenzwert erreicht. Noch weiter kann der Magnet 32 entregt werden, wenn der Wert der Änderung zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur einen vorab festgelegten Referenzwert erreicht. Die Außenlufttemperatur in der Nähe des Verdampfers 52 ist ein Element, das den Druck des Kühlmittels wiedergibt. Der vorstehend erwähnte Änderungswert des Abgabedrucks, des Saugdrucks oder die Außenlufttemperatur gibt den Druckunterschied zwischen dem Abgabedruck und dem Saugdruck zweckmäßig wieder.
Der Außenkonusabschnitt 25 kann aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sein.
In der siebzehnten Ausführungsform kann die Tellerfeder 91 innerhalb eines Winkelbereichs β (< α) um die Achse 181 positioniert sein, der zwischen der zum oberen Totpunkt gehörenden Position 79 und einer Position liegt, die im Winkelabstand von der zum oberen Totpunkt gehörenden Position 79 mit einem vorab festgelegten Winkel β in der zum Saughub passenden Region 77 beabstandet ist.
In der siebzehnten Ausführungsform kann eine Schraubenfeder anstelle der Tellerfeder 91 verwendet werden.
In der achtzehnten Ausführungsform kann die Tellerfeder 31 aus einem magnetischen Material hergestellt werden.
In den neunzehnten und zwanzigsten Ausführungsformen kann die Vorspannvorrichtung anders aufgebaut sein, zu der die Neigungswinkelverringerungsfeder 41 und das Druckteil 95 oder 96 gehören.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-24257 [0003]
JP 2006-152918 [0005]

Claims

Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp mit: einer drehenden Welle (18); einer Taumelscheibe (23), die durch eine Antriebskraft der drehenden Welle (18) gedreht wird, wobei die Taumelscheibe (23) mit einem variablen Neigungswinkel (θ) neigbar ist; und einer Vielzahl von Kolben (45), die mit der Taumelscheibe (23) in Eingriff sind, wobei die Kolben (45) passend zur Drehung der Taumelscheibe (23) so hin- und hergehen können, dass sich eine Hublänge jedes Kolbens (45) abhängig vom Neigungswinkel (θ) der Taumelscheibe (23) ändert; dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Rotor (22, 22A, 22B) mit der drehenden Welle (18) verbunden ist, um damit zu drehen, ein zweiter Rotor (24, 24A, 24B) die Drehung des ersten Rotors (22, 22A, 22B) an die Taumelscheibe (23) überträgt, ein Magnet (32, 32B) eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die auf den ersten Rotor (22, 22A, 22B) oder den zweiten Rotor (24, 24A, 24B) so wirkt, dass sich der erste Rotor (22, 22A, 22B) und der zweite Rotor (24, 24A, 24B) aufeinander zu bewegen, eine Konuskupplung (K) durch Bestromung des Magneten (32, 32B) in Eingriff bringbar ist, wobei die Konuskupplung (K) einen Außenkonusabschnitt (25, 25A, 25B, 25C) und einen Innenkonusabschnitt (27, 27B, 27C) aufweist, wobei der Außenkonusabschnitt (25, 25A, 25B, 25C) eine konische Fläche (251, 251B, 251C) aufweist, die entweder an dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) oder dem zweiten Rotor (24, 24A, 24B) vorgesehen ist, und der Innenkonusabschnitt (27, 27B, 27C) eine konische Fläche (271, 271B, 271C) aufweist, die an dem anderen aus dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) und dem zweiten Rotor (24, 24A, 24B) vorgesehen ist, wobei die konische Fläche (271, 271B, 271C) des Innenkonusabschnitts (27, 27B, 27C) mit der konischen Fläche (251, 251B, 251C) des Außenkonusabschnitts (25, 25A, 25B, 25C) verbindbar und davon trennbar ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (24, 24A) zwischen der Taumelscheibe (23) und dem ersten Rotor (22, 22A) eingesetzt ist, die konische Fläche (251, 251C) des Außenkonusabschnitts (25, 25A, 25C) am ersten Rotor (22, 22A) vorgesehen ist, die konische Fläche (271, 271C) des Innenkonusabschnitts (27, 27C) am zweiten Rotor (24, 24A) vorgesehen ist, der Magnet (32) in einer Ringform gebildet ist, und der erste Rotor (22, 22A) in einer Richtung einer Achse (181) der drehenden Welle (18) gesehen radial innerhalb des Magneten (32) angeordnet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandsbeschränkungsvorrichtung (41, 42, 87, 95, 96) vorgesehen ist, um einen Abstand zwischen dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) und dem zweiten Rotor (24, 24A, 24B) in einer Richtung einer Achse (181) der drehenden Welle (18) zu beschränken.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Neigungswinkelverringerungsfeder (41) zwischen dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) und der Taumelscheibe (23) vorgesehen ist, um die Taumelscheibe (23) in einer Richtung vorzuspannen, die eine Verringerung des Neigungswinkels (θ) der Taumelscheibe (23) veranlasst, wobei die Abstandsbeschränkungsvorrichtung (42, 87) ein Anschlag ist, der zwischen der Neigungswinkelverringerungsfeder (41) und dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) angeordnet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (42, 87) ein Gleitlager ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotor (22, 22A, 22B) in einer Ringform gebildet ist, um ein axiales Loch (221) aufzuweisen, durch das die drehende Welle (18) fest montiert ist, wobei die konische Fläche (251, 251B) des Außenkonusabschnitts (25, 25A, 25B) am ersten Rotor (22, 22A, 22B) vorgesehen ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandshalter (31, 86, 91) vorgesehen ist, um die konische Fläche (251, 251B, 251C) des Außenkonusabschnitts (25, 25A, 25B, 25C) und die konische Fläche (271, 271B, 271C) des Innenkonusabschnitts (27, 27B, 27C) voneinander zu beabstanden.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (31, 86, 91) ein Federteil (31, 91) ist, das zwischen dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) und dem zweiten Rotor (24, 24A, 24B) angeordnet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (31) eine Tellerfeder ist, die eine Achse (181) der drehenden Welle (18) umgibt.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federteil (91) in einem einen Kompressionshub entsprechenden Bereich (75) angeordnet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Axialdrucklager (30) zwischen dem Federteil (31, 91) und dem zweiten Rotor (24, 24A, 24B) oder zwischen dem Federteil (31, 91) und dem ersten Rotor (22, 22A, 22B) liegt.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialdrucklager (30) ein Wälzlager ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein minimaler oberer Freiraum jedes Kolbens (45), der gebildet wird, wenn die Taumelscheibe (23) in einer Position eines maximalen Neigungswinkels ist, durch T_Cmin wiedergegeben wird, ein oberer Freiraum jedes Kolbens (45), der gebildet wird, wenn die Taumelscheibe (23) in einer Position eines minimalen Neigungswinkels ist, durch ΔT_C + T_Cmin wiedergegeben wird, und eine Größe der elastischen Verformung des Federteils (31), wenn die Konuskupplung (K) eingekuppelt ist, durch η wiedergegeben wird, ΔT_C der Ungleichung T_Cmin + ΔT_C ≥ η genügt.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung (222, 241, 61, 63) zwischen dem ersten Rotor (22A) oder der drehenden Welle (18) und dem zweiten Rotor (24A) eingesetzt ist, wobei die Führung (222, 241, 61, 63) einen zylindrischen Führungsabschnitt (61, 63) und eine zylindrische Fläche (222, 241) aufweist, wobei der zylindrische Führungsabschnitt (61, 63) entweder in dem ersten Rotor (22A) oder der drehenden Welle (18) und im zweiten Rotor (24A) vorgesehen ist, wobei die zylindrische Fläche (222, 241) am anderen aus dem ersten Rotor (22A) oder der drehenden Welle (18) und dem zweiten Rotor (24A) vorgesehen ist, wobei die zylindrische Fläche (222, 241) drehbar und gleitfähig in oder auf dem zylindrischen Führungsabschnitt (61, 63) montiert ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radiallager (62) zwischen dem zylindrischen Führungsabschnitt (61) und der zylindrischen Fläche (241) angeordnet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (62) ein Wälzlager ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (32) eine Ringfläche (641) aufweist, die dem zweiten Rotor (24) gegenüberliegt, wobei eine Schmiernut (65, 66) radial über die Ringfläche (641) gebildet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (65, 66) eine erste Schmiernut (65) unter einer Achse (181) der drehenden Welle (18) umfasst, wobei die erste Schmiernut (65) in einem Außenumfang der ringförmigen Fläche (641) mit einem radial äußeren Bereich des Magneten (32) in Verbindung steht, wobei die erste Schmiernut (65) so angeordnet ist, dass sie in ein Schmieröl eingetaucht ist, das in einer Kurbelkammer (121) gesammelt ist, in der die Taumelscheibe (23) angeordnet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (65, 66) eine zweite Schmiernut (66) oberhalb einer Achse (181) der drehenden Welle (18) umfasst, wobei die zweite Schmiernut (66) an einem Innenumfang der ringförmigen Fläche (641) mit einem radial inneren Bereich des Magneten (32) in Verbindung steht.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (32) eine Ringfläche (641) aufweist, die dem zweiten Rotor (24) gegenüberliegt, wobei eine Schmiernut (65 bis 68) in der ringförmigen Fläche (641) so gebildet ist, dass sie sich über die Ringfläche (641) erstreckt.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (24) aus einem magnetischen Material hergestellt ist und einen Anziehungsaufnahmeabschnitt (28) aufweist, der durch Bestromung des Magneten (32) an den Magneten (32) angezogen wird, wobei der zweite Rotor (24) eine Flussbarriere (73) aufweist, die dazu dient, ein Austreten des Flusses aus dem Anziehungsaufnahmeabschnitt (28) in die drehende Welle (18) oder die Taumelscheibe (23) zu verringern.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussbarriere (73) ein Leerraum ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (23) mit dem zweiten Rotor (24) über einen Gelenkmechanismus (40) an einer Position verbunden ist, die radial von einer Achse (181) der drehenden Welle (18) beabstandet ist, wobei der zweite Rotor (24) eine Fläche (281) aufweist, die dem Magneten (32) gegenüberliegt, wobei die Fläche (281) des zweiten Rotors (24) einen geneigten Abschnitt (74) hinter dem Gelenkmechanismus (40) aufweist, wobei der geneigte Abschnitt (74) so gebildet ist, dass er vom Magneten (32) mit einem radial nach außen zunehmenden Abstand beabstandet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (32) eine Spule (33) und einen ringförmigen Spulenhalter (34) umfasst, der die Spule (33) hält, wobei der Spulenhalter (34) eine radial äußere Ringendfläche (34A) und eine radial innere Ringendfläche (34B) aufweist, die dem zweiten Rotor (24) gegenüberliegt, wobei mindestens entweder die radial äußere Ringendfläche (34A) oder die radial innere Ringendfläche (34B) zuläuft, der zweite Rotor (24) einen ringförmigen Abschnitt aufweist, der der zulaufenden Fläche (69, 71) des Spulenhalters (34) gegenüberliegt, wobei der ringförmige Abschnitt des zweiten Rotors (24) eine Fläche (70, 72) aufweist, die zuläuft, wobei die zulaufende Fläche (70, 72) des ringförmigen Abschnitts des zweiten Rotors (24) komplementär zu der zulaufenden Fläche (69, 71) des Spulenhalters (34) ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (32) eine Spule (33) und einen ringförmigen Spulenhalter (34) umfasst, der die Spule (33) hält, wobei der Spulenhalter (34) an einem radial inneren ringförmigen Abschnitt desselben eine erste Fläche (341) aufweist, die einer Außenumfangsfläche des ersten Rotors (22) gegenüberliegt, wobei der Spulenhalter (34) an einem radial äußeren ringförmigen Abschnitt desselben eine zweite Fläche (342) aufweist, die einer Außenumfangsfläche des zweiten Rotors (24) gegenüberliegt, wobei ein erster Spalt (G1) zwischen der äußeren Randfläche des ersten Rotors (22) und der ersten Fläche (341) so geformt ist, dass ein Weg des magnetischen Flusses gebildet wird, der in einer radialen Richtung der drehenden Welle (18) fließt, ein zweiter Spalt (G2) zwischen der Außenrandfläche des zweiten Rotors (24) und der zweiten Fläche (342) so geformt ist, dass ein Weg des magnetischen Flusses gebildet wird, der in der radialen Richtung der drehenden Welle (18) fließt, wobei der magnetische Fluss, der in dem Spulenhalter (34) durch eine Bestromung des Magneten (32) entwickelt wird, über den zweiten Spalt (G2), den zweiten Rotor (24), die konische Fläche (251) des Außenkonusabschnitts (25), die konische Fläche (271) des Innenkonusabschnitts (27), den ersten Rotor (22) und den ersten Spalt (G1) zurück zum Spulenhalter (34) fließt, wodurch diese einen magnetischen Kreis (M1) bilden.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (80) in der konischen Fläche (271) des Innenkonusabschnitts (27) so gebildet ist, dass sie sich über die konische Fläche (271) des Innenkonusabschnitts (27) erstreckt.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (80) in einem Winkelbereich (82) um eine Achse (181) der drehenden Welle (18) gebildet ist, wobei der Winkelbereich (82) einen Winkelbereich um die Achse (181) mit Ausnahme des Winkelbereichs (γ) abdeckt, der von einer einem oberen Totpunkt entsprechenden Position (79) zu einer Position reicht, die mit einem vorab festgelegten Winkel (γ) in einem dem Kompressionshub entsprechenden Bereich (75) beabstandet ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (32, 32B) und die Konuskupplung (K) zusammenwirken, um eine elektromagnetische Kupplung zu bilden, die in ein Kompressorgehäuse (11, 12, 13) des Kompressors (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp eingebaut ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspannvorrichtung (41, 95, 96) vorgesehen ist, um den zweiten Rotor (24A) hin zum ersten Rotor (22A) vorzuspannen, wenn die Konuskupplung (K) durch Bestromung des Magneten (32) im Eingriff ist.
Kompressor (10) mit variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannvorrichtung (41, 95, 96) ein drückendes Teil (95, 96) und ein Vorspannteil (41) umfasst, wobei das drückende Teil (95, 96) in einer Richtung einer Achse (181) der drehenden Welle (18) zwischen dem zweiten Rotor (24A) und der Taumelscheibe (23) bewegbar ist, wobei das Vorspannteil (41) zwischen dem drückenden Teil (95, 96) und der Taumelscheibe (23) liegt, wobei die Taumelscheibe (23) das Vorspannteil (41) gegen das drückende Teil (95, 96) drückt, um dadurch das drückende Teil (95, 96) gegen den zweiten Rotor (24A) vorzuspannen, wenn der Neigungswinkel (θ) der Taumelscheibe (23) erhöht wird.
Verfahren zum Steuern eines Magneten (32) eines Kompressors (10) mit Variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp mit einer Konuskupplung (K), die durch Bestromung des Magneten (32) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist: Starten des Durchlassens eines elektrischen Stroms durch den Magneten (32); Erfassen eines Differenzialdrucks (ΔP) zwischen einem Abgabedruck (Pd) und einem Saugdruck (Ps) nach dem Schritt des Startens des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten (32); und Stoppen des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten (32), wenn der Differenzialdruck (ΔP) einen vorab festgelegten Differenzialdruckreferenzwert (z) erreicht.
Verfahren zum Steuern eines Magneten (32) eines Kompressors (10) mit Variabler Verdrängung vom Taumelscheibentyp mit einer Taumelscheibe (23) und einer Konuskupplung (K), wobei die Taumelscheibe (23) in einem variablen Neigungswinkel (θ) neigbar ist, die Konuskupplung (K) durch Bestromung des Magneten (32) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte aufweist: Erfassen eines ersten Drucks eine Kühlmittels oder eines ersten Elements, das den ersten Druck des Kühlmittels wiedergibt, wenn die Taumelscheibe (23) in einer Position eines minimalen Neigungswinkels ist; Starten des Durchlassens eines elektrischen Stroms durch den Magneten (32); Erfassen eines zweiten Drucks des Kühlmittels oder eines zweiten Elements, das den zweiten Druck des Kühlmittels wiedergibt, nach dem Schritt des Startens des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten (32); und Stoppen des Durchlassens des elektrischen Stroms durch den Magneten (32), wenn ein Änderungswert zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck den vorab festgelegten Referenzwert erreicht oder wenn ein Änderungswert zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element einen vorab festgelegten Referenzwert erreicht.