DE19533340C2 - Konstruktion einer Druckpassage zwischen den Kammern eines Kompressors vom hin- und hergehenden Typ - Google Patents
Konstruktion einer Druckpassage zwischen den Kammern eines Kompressors vom hin- und hergehenden TypInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sie sich auf
eine Konstruktion eines Druckdurchlasses zwischen den Kammern eines
Kompressors dieser Bauart, der eine
Antriebsplatte aufweist, um Kühlgas zu komprimieren.
Bei einem Kompressor, der eine Antriebsplatte aufweist, zum
Beispiel eine verschwenkbare Taumelscheibe, ist die An
triebsplatte an einer Antriebswelle innerhalb einer Kurbel
kammer montiert. Die Drehung der Antriebswelle wird über die
Antriebsplatte in eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben
in den zugeordneten Zylinderbohrungen umgewandelt. Das Kühlgas,
das von einer Ansaugkammer den Zylinderbohrungen zugeführt
wurde, wird durch die hin- und hergehende Bewegung der Kolben
komprimiert und dann über eine Ausstoßkammer vom Kompressor
ausgegeben. Da die Kurbelkammer als dicht abgedichteter Raum
ausgebildet ist, ist es notwendig, den Druck in dieser Kammer
auf einem geeigneten Niveau zu halten.
Jedoch treten Leckagen oder ein Fehlblasen des kompri
mierten Gases zwischen der äußeren zylindrischen Fläche der
Kolben und der inneren zylindrischen Fläche der Kolben und der
inneren zylindrischen Fläche der jeweiligen Zylinderbohrungen
auf. Das beim Fehlblasen ausgetretene Gas tritt in die
Kurbelkammer ein und erhöht den Druck in dieser. Weiterhin wird
bei einem Kompressor mit variabler Verdrängung, bei dem der Neigungs
winkel der Antriebsplatte automatisch eingestellt wird, das
Ausstoßvolumen des Kompressors durch ein automatisches Ein
stellen des Druckes innerhalb der Kurbelkammer entsprechend der
Kühlbelastung verändert. Daher wurden Kompressoren vorge
schlagen, die eine Konstruktion aufweisen, bei der der Druck
innerhalb der Kurbelkammer in weitere Kammern entlastet wird.
Bei diesen Kompressoren ist die Kurbelkammer mit der Ausstoß
kammer oder der Ansaugkammer zum Entlasten des Druckes ver
bunden.
In der JP 3-55675 B1 ist
ein solcher Kompressor offenbart. Bei diesem Kompressor ist
ein gasleitender Durchlaß zwischen der Ansaugkammer und der
Kurbelkammer ausgebildet. Ein Kühlgas, das bei einem Fehlblasen
von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen in
die Kurbelkammer gedrückt wurde, wird über diesen Durchlaß in die
Ansaugkammer zurückgeführt. Dadurch wird ein übermäßiger
Druckanstieg in der Kurbelkammer, verursacht durch ein Fehlblasen,
verhindert.
Zusätzlich ist eine Lufteinlaßpassage mit einem Entlastungs
ventil versehen und zwischen der Ausstoßkammer und der Kur
belkammer vorgesehen. Das Ventil weist einen Ventilsteuerme
chanismus auf, der von dem Druck der Kurbelkammer mittels dem
druckleitenden Durchlaß betätigt wird. Das Öffnen und Schließen
des Ventils wird durch den Mechanismus entsprechend dem Druck
innerhalb der Kurbelkammer gesteuert. Das Öffnen und Schließen
des Ventils steuert somit den Druck innerhalb der Kurbelkammer.
Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe
geändert und somit das Ausstoßvolumen an komprimiertem Gas
gesteuert.
Jedoch ist für den oben erwähnten Kompressor der gasleitende
Durchlaß und der Druckdurchlaß zwischen benachbarten Zylinder
bohrungen ausgebildet und diese erstrecken sich über die volle
Länge des Zylinderblocks in axialer Richtung. Normalerweise
weisen diese Durchlässe einen Durchmesser von 2 bis 3 Millimeter
und eine Länge von 40 bis 50 Millimeter auf. Um diese Durchlässe,
die eine große Länge und einen geringen Durchmesser aufweisen,
auszubilden, wird ein Bohrer großer Länge und eines geringen
Durchmessers benötigt. Daher geschieht es, daß der Bohrer
während der Ausformung dieses Durchlasses bricht. Dies führt dazu,
daß das Herstellen dieser Durchlässe sehr schwierig ist und
zahlreiche Probleme aufwirft. Zusätzlich werden Einrichtungen,
die ein Brechen des Bohrers erfassen, wie beispielsweise
Sensoren, benötigt. Dadurch werden die Kosten für die Aus
rüstung erhöht.
Weitere ähnliche Kompressoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1 sind aus der DE 43 42 318 C2, DE 40 34 686 C2,
DE 43 44 818 A1, DE 42 34 989 A1 und DE 42 13 249 A1 be
kannt. Die Kurbelkammer ist jeweils mit entweder der Ansaugkam
mer oder der Ausstoßkammer über einen Druckdurchlaß verbunden,
um den Druckaustausch zwischen den Kammern zu beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß ein
die Kammern verbindender Druckdurchlaß in kurzer Zeit durch ein
einfaches Herstellungsverfahren ausgebildet werden kann, wobei
der Druckdurchlaß einen Druckaustausch zwischen den Kammern die
Funktionen des Kompressors günstig beeinflußt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeich
nenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
definiert.
Erfindungsgemäß wird eines der bolzenaufnehmenden Löcher auch
als zumindest ein Teil des Druckdurchlasses genutzt.
Die Erfindung wird zusammen mit ihren Vorteilen anhand der fol
genden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt, der einen Kompressor mit variabler Verdrängung vom
hin- und hergehenden Typ gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Ansicht, gesehen in der Richtung der Ebene, die in
Fig. 1 durch die Linie 2-2 angegeben ist, wobei einige Teile
weggelassen wurden,
Fig. 3 einen Teilquerschnitt, der einen Gaseinlaßdurchlaß zwi
schen der Ausstoßkammer und der Kurbelkammer zeigt und ein
Entlastungsventil, das das Öffnen und Schließen des Einlaß
durchlasses steuert,
Fig. 4 einen Teilquerschnitt, der einen Ventilsteuermechanismus,
der das Öffnen und Schließen eines Entlastungsventils
steuert, und einen Druckdurchlaß zeigt, über den Gas in die Kurbelkammer
strömt,
Fig. 5 einen Querschnitt, der einen Kompressor mit variabler Verdrängung vom
hin- und hergehenden Typ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 einen vergrößerten Teilquerschnitt eines Kompressors
gemäß Fig. 5, der einen Gaseinlaßdurchlaß zwischen Ausstoßkammer
und Kurbelkammer und ein Entlastungsventil zeigt, das das
Öffnen und Schließen des Einlaßdurchlasses steuert,
Fig. 7 einen vergrößerten Teilquerschnitt, der einen
gasleitenden Durchlaß zwischen der Ansaugkammer und der
Kurbelkammer zeigt,
Fig. 8 einen vergrößerten Teilquerschnitt eines
Kompressors mit variabler Verdrängung vom hin- und hergehenden Typ gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der einen gas
leitenden Durchlaß zwischen der Ansaugkammer und der Kurbelkammer
und ein Entlastungsventil zeigt, das das Öffnen und Schließen
des gasleitenden Durchlasses steuert, und
Fig. 9 einen vergrößerten Teilquerschnitt, der den Kom
pressor gemäß Fig. 8 zeigt, der einen Gaseinlaßdurchtritt zwischen
der Ausstoßkammer und der Kurbelkammer zeigt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kompressors mit variabler Verdrängung vom
hin- und hergehenden Typ gemäß der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Wie dargestellt in Fig. 1 und 2, ist ein vorderes Gehäuse 2 mit
der Frontfläche eines Zylinderblocks 1 verbunden. Ein hinteres
Gehäuse 4 ist mit der hinteren Endfläche des Zylinderblocks 1
über eine Ventilplatte 3 verbunden. Beide Gehäuse 2, 4 und der
Zylinderblock 1 sind mittels einer Vielzahl von Durchgangs
bolzen 5 sicher miteinander verbunden.
Eine Antriebswelle 6 wird drehbar im Zentrum des Zylinderblocks
1 und des Gehäuses 2 mittels eines Paar Lager 7 und einer
Wellendichteinrichtung 8 gelagert. Die Welle 6 ist mit einer
Antriebsquelle (nicht dargestellt), wie einen Motor, verbunden
und wird von diesem angetrieben. Eine Vielzahl von Zylinderboh
rungen 9 sind innerhalb des Zylinderblocks 1 von einem Ende zum
anderen hin ausgebildet. Die Bohrungen 9 sind um die Achse der
Welle 6 in gleichen Abständen herum angeordnet. Ein Kolben 10
wird hin- und hergehend in jeder Bohrung aufgenommen. Die hin- und
hergehende Bewegung des Kolbens 10 innerhalb der Bohrung 9
definiert eine Kompressionskammer, die ein variables Volumen
aufweist.
Eine ringförmige Ansaugkammer 11 ist in dem hinteren Gehäuse 4
ausgebildet und mit einem äußeren Kühlkreislauf (nicht darge
stellt) über eine Ansaugöffnung 12 verbunden. Eine Ausstoß
kammer 13 ist in dem Mittelabschnitt des Gehäuses 4 gebildet
und ist über eine Ausstoßöffnung 14 mit dem Kühlkreislauf
verbunden. Ein Ansaugventilmechanismus 15, vorgesehen in der
Ventilplatte 3, regelt das Einströmen von Kühlgas von der
Ansaugkammer 11 in jede Kompressionskammer. Ein Ausstoßventil
mechanismus 16, vorgesehen in der Ventilplatte 3, steuert den
Ausstoß von in den Kompressionskammern komprimiertem Kühlgas in
die Ausstoßkammer 13. Eine Kurbelkammer 17 ist in dem vorderen
Gehäuse 2 auf der Vorderseite des Zylinderblocks 1 ausgebildet.
Ein Rotor 18, aufgenommen in der Kurbelkammer 17, ist an der
Welle 6 befestigt und dreht zusammen mit der Welle 6. Der Rotor
18 weist einen Armabschnitt an seinem Umfangsabschnitt auf, der
mit einem Schlitz 19 versehen ist. Eine Schwenkplatte 20, ge
lagert mittels des Schlitzes 19 des Rotors 18 über einen Ver
bindungsstift 21, ist verschwenkbar und dreht zusammen mit dem
Rotor 18. Ein vorstehender Abschnitt 22 ist im Zentrum der
Platte 20 ausgebildet. Eine Buchse 23, befestigt an der Welle
6, ist entlang der axialen Richtung der Welle 6 bewegbar. Die
Buchse 22 weist ein Paar Stifte 24 auf, die von der
äußeren Umfangsfläche vorstehen, die wiederum mit dem vorste
henden Abschnitt 22 der Platte 20 im Eingriff ist.
Ein Radiallager 26 und ein Axiallager 27 tragen die ver
schwenkbare Taumelscheibe 25 und erlauben eine Relativdrehung
zwischen der Platte 25 und dem vorstehenden Abschnitt der
Platte 20. Die Lager 26, 27 ermöglichen auch das Verschwenken
der Taumelscheibe 25 zusammen mit der Schwenkplatte 20. Ein
Eingriff zwischen einem Abschnitt der Platte 25 und einem der
Bolzen 5 beschränkt die Drehmöglichkeit der Platte 25. Eine
Kolbenstange 28 verbindet jeden Kolben 10 mit der Platte 25.
Durch Drehung der Welle 6 wird die Platte 25 in Rotation versetzt und
ein Hin- und Hergehen der Kolben 10 mittels der Kolbenstange 28
bewirkt.
Wie dargestellt in Fig. 1 und 2, ist ein gasleitender
Durchlaß 31, der als erster Druckdurchlaß dient, zwischen der
Ansaugkammer 11 und der Kurbelkammer 17 ausgebildet. Der
Durchlaß 31 verbindet dauerhaft die Ansaugkammer 11 mit der
Kurbelkammer 17. Ein Hauptabschnitt des Durchlasses 31 wird durch
ein bolzenaufnehmendes Loch 32A ausgebildet. Das Loch 32A ist
eines von der Vielzahl von bolzenaufnehmenden Löchern 32, die
in dem Zylinderblock 1 für die Bolzen 5 vorgesehen sind. Das
Loch 32A ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer ist
als der Durchmesser des Bolzens 5. Der Raum, der zwischen der
inneren Wand des Loches 32A und der äußeren Umfangsfläche des
Bolzens 5 ausgebildet ist, bildet einen Abschnitt des Durchlasses
31. Der Durchlaß 31 umfaßt auch ein Durchgangsloch 33, das in
der Ventilplatte 3 ausgebildet ist, und einen Verbindungs
durchlaß 34, ausgebildet an einem inneren Ende des hinteren
Gehäusess 4.
Eine Leckage oder ein Fehlblasen von Kühlgas aus der Zylinder
kammer der Bohrungen 9 in die Kurbelkammer 17 wird über diesen
Durchlaß 31 in die Ansaugkammer 11 zurückgeführt. Dadurch wird
ein Druckanstieg in der Kurbelkammer 17 unterdrückt. Der Ver
bindungsdurchtritt 34 des Durchlasses 31 beschränkt den Strom an
Kühlgas durch den Durchlaß 31 auf eine vorbestimmte Strömungs
rate.
Wie dargestellt in Fig. 2 und 3, ist ein Gaseinlaßdurchlaß 35,
der als zweiter Druckdurchlaß dient, zwischen der
Ausstoßkammer 13 und der Kurbelkammer 17 ausgebildet. Der Durchlaß 35
verbindet die Ausstoßkammer 13 mit der Kurbelkammer 17. Der
Hauptabschnitt des Durchlasses 35 wird durch ein bolzenaufnehmendes
Loch 32B ausgebildet. Das Loch 32B ist wie die Vielzahl von
bolzenaufnehmenden Löchern 32 in dem Zylinderblock 1 vorge
sehen. Der Durchlaß 35 umfaßt auch ein Durchgangsloch 36, das in
der Ventilplatte 3 ausgebildet ist und einen Durchlaß 37, der im
wesentlichen entlang des inneren Endes des hinteren Gehäuses
ausgeformt ist. Mit anderen Worten ist das Loch 32B so ausge
bildet, daß es einen Durchmesser aufweist, der größer ist als
der Durchmesser des Bolzens 5. Der Raum, der zwischen der
inneren Wand des Loches 32B und der äußeren Umfangsfläche des
Bolzens 5 besteht, bildet einen Abschnitt des Durchlasses 35.
Ein Entlastungsventil 38 ist in dem Durchlaß 37 vorgesehen, um
den Einlaßdurchlaß 35 zu öffnen und zu schließen. Das Ventil 38
umfaßt ein Ventil 39, das an einem Abschnitt des Durchlasses 37
ausgebildet ist, eine sphärische Spitze 40,
die gegenüber dem Sitz 39 angeordnet ist, und eine Feder 41, die die sphärische
Spitze auf den Sitz 39 drängt.
Wie dargestellt in Fig. 2 bis 4, ist ein Ventilsteuerme
chanismus 42 benachbart dem Ventil 38 angeordnet, um das Öffnen
und Schließen des Ventils 38 zu steuern. Der Ventilsteuerme
chanismus 42 umfaßt einen Faltenbalg 43, eine Betätigungsstange
44, montiert zwischen dem Faltenbalg 43 und der Spitze 40, und
eine Feder 45, die den Faltenbalg 43 und die Stange 44 zu der
Spitze 40 hin drängt. Eine Umgebungsdruckkammer 46, die in
Verbindung mit der Umgebung ist, ist innerhalb des Faltenbalges
43 ausgebildet. Eine Druckerfassungskammer 47 ist außerhalb des
Faltenbalges 43 ausgebildet. Ein Druckdurchlaß 48, der als
Vorsteuerdruckdurchlaß dient, ist zwischen der Kurbelkammer 17 und der
Erfassungskammer 47 ausgebildet und beaufschlagt die Drucker
fassungskammer 47 mit dem Druck der Kurbelkammer 17. Ein Haupt
abschnitt des Durchlasses 48 wird durch ein bolzenaufnehmendes Loch
32C ausgebildet. Das Loch 32C ist wie eine Vielzahl von bolzen
aufnehmenden Löchern 32 in dem Zylinderblock 1 vorgesehen. Der
Durchlaß 48 umfaßt auch ein Durchgangsloch 49, das innerhalb der
Ventilplatte 3 ausgebildet ist und einen Durchlaß 50, der in dem
hinteren Gehäuse 40 ausgeformt ist. In derselben Weise wie der
gasführende Durchlaß 31 und der Gaseinlaßdurchlaß 35 ist das Loch
32C mit einem Durchmesser größer als der Durchmesser des
Bolzens 5 vorgesehen. Die Kurbelkammer 17 ist in Verbindung mit
der Erfassungskammer 47 mittels eines Raumes, der zwischen der
inneren Wand des Loches 32C und der äußeren Umfangsfläche des
Bolzens 5 entsteht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Positionierkonstruktion
(nicht dargestellt) vorgesehen, die eine Vielzahl von Positio
nierlöchern und Positionierstiften umfaßt, die zwischen dem
Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 2 und dem Zylinder
block 1 und dem hinteren Gehäuse 4 vorgesehen sind. Auf diese
Weise werden die Gehäuse 2 und 4 zuverlässig positioniert und
mit dem entsprechenden Ende des Zylinderblockes 1 verbunden,
unabhängig von den Durchlässen 31, 35, 48, die durch bolzen
aufnehmende Löcher 32 ausgebildet werden.
Folgend wird die Bewegung des variablen Kompressors vom hin- und
hergehenden Typ beschrieben. Der Druck in der Kurbelkammer
17 wird auf einen Druck gehalten, der höher ist als ein vor
bestimmter Druck, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist.
Entsprechend erfassen die Faltenbälge 43 des Ventilsteuerme
chanismus 42 den hohen Druck der Kurbelkammer 17 und befinden
sich im zusammengezogenen Zustand. Dieser zusammengezogene
Zustand hält die sphärische Spitze 40 des Entlastungsventils 38
an einer Position, in der der Einlaßdurchlaß 35 geschlossen
ist.
Wenn die Antriebswelle, angetrieben durch eine Antriebsquelle,
wie beispielsweise einen Motor, bewegt wird, wird die Taumel
scheibe in hin- und hergehender Weise verschwenkt mittels des
Rotors 18 und der Schwingplatte 20, wodurch eine hin- und
hergehende Bewegung jedes Kolbens innerhalb der entsprechenden
Bohrung 9 bewirkt wird. Das Hin- und Hergehen der Kolben 10
zwingt das Kühlgas von der Ansaugkammer 11 in die Kompressions
kammern der Bohrungen 9 über den Ansaugventilmechanismus 15.
Weiterhin bedingt es, daß das Gas, das in den Kompressions
kammern komprimiert wurde, in die Ausstoßkammer 13 über den
Ausstoßventilmechanismus ausgegeben wird.
Während des Anfangszustandes der Betätigung des Kompressors ist
der Druck in der Ansaugkammer 11 aufgrund der hohen
Temperatur im Fahrzeuginneren und der daher hohen
Kühlbelastung hoch. Deshalb ist der Druck in der Kurbelkammer 17
geringfügig höher als der Druck in der Ansaugkammer 11. Dadurch
wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 erhöht und jeder
Kolben 10 wird mit seinem maximalen Hub hin- und herbewegt und
somit ein maximales Volumen an komprimiertem Kühlgas ausge
stoßen.
In diesem Zustand wird beim Fehlblasen ausgestoßenes Gas,
das von der Kompressionskammer jeder Zylinderbohrung 9 in die
Kurbelkammer 17 leckt, zur Ansaugkammer 11 von der Kurbelkammer
17 über den gasleitenden Durchlaß 31 zurückbefördert. Auf diese
Weise wird ein Anstieg des internen Druckes in der Kammer 17
unterdrückt und der Kompressor stößt weiterhin ein maximales
Volumen an komprimiertem Gas aus.
Wenn der Betrieb des Kompressors fortgeführt wird, wird die
Temperatur im Fahrzeuginneren abgesenkt und somit die
Kühlbelastung vermindert. Dadurch wird der Druck in der
Ansaugkammer 11 vermindert und der Druck in der Kurbelkammer 17
wird auf einen Wert unter dem vorbestimmten Wert zurück
gehen. Daraus ergibt sich, daß sich der Faltenbalg 43 des Ventil
steuermechanismus 42 ausdehnt. Wie dargestellt in Fig. 3
und 4, wird durch dieses Ausdehnen die sphärische Spitze 40
des Ventils 38 an eine Position bewegt, in der der Gaseinlaß
durchlaß 35 geöffnet wird. Entsprechend wird Kühlgas aus der
Ausstoßkammer 13 in die Kurbelkammer 17 über den Einlaßdurchlaß
35 eindringen und verhindern, daß der Druck in der Kammer 17
weiter abfällt als der vorbestimmte Druckwert. Dies führt dazu,
daß eine große Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer 17 und
der Ansaugkammer 11 entsteht. Die Druckdifferenz vermindert den
Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 und vermindert somit auch
den Hub des Kolbens 10. Entsprechend wird das Ausstoßvolumen
vom Kühlgas vermindert.
Bei einem Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden
der gasleitende Durchlaß 31, der Gaseinlaßdurchlaß 35 und der
Druckdurchlaß 48 jeweils innerhalb jeweiliger Bolzenaufnahme
löcher 32A, 32B, 32C ausgebildet. Daher werden diese Durchlässe
31, 35, 48 in dem Zylinderblock beim Herstellungsvorgang der
Löcher 32A, 32B, 32C mit einem Durchmesser größer dem der
Bolzen 5 erzeugt. Das führt dazu, daß das Herstellen langer
Löcher mit einem geringen Durchmesser zwischen den jeweiligen
Zylinderbohrungen 9 mittels eines Bohrers, der eine große Länge
und einen geringen Durchmesser aufweist, wie bei der
Herstellung herkömmlicher Kompressoren entfallen kann.
Weiterhin können, da die bolzenaufnehmenden Löcher 32 relativ
groß sind, die Löcher 32 während des Gießvorgangs des Zylin
derblocks 1 hergestellt werden. Die innere Fläche der Löcher 32
wird dann mit einem Maschinenvorgang endbearbeitet. Auf diese
Weise wird das Herstellen der Löcher 32 vereinfacht. Die Löcher
32 können auch mittels eines Bohrvorganges mit einem Bohrer re
lativ großen Durchmessers hergestellt werden. Dies ermöglicht,
daß die Durchlässe 31, 35, 48 in einer kurzen Zeit ohne Brechen
von Bohrern hergestellt werden können. Außerdem müssen die
Durchlässe 31, 35, 48 nicht unabhängig von den Löchern 32 herge
stellt werden. Dies ermöglicht eine Vereinfachung des Herstel
lungsprozesses und vermindert die Maschinenbearbeitungszeit des
Zylinderblocks 1.
Weiterhin kann der Zylinderblock 1 kompakt ausgeführt werden,
da keine weiteren Durchlässe 31, 35, 48 in dem Zylinderblock 1
gebildet werden müssen. Dies erlaubt die Herstellung kleiner
Kompressoren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zumindest einer der Durchlässe
31, 35, 48 innerhalb eines bolzenaufnehmenden Loches 32 ausge
bildet.
Ein zweites Beispiel eines variablen Kompressors vom hin- und
hergehenden Typ gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 erläutert.
In derselben Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel verbindet
ein Gaseinlaßdurchlaß 61 die Ausstoßkammer 13 mit der Kurbel
kammer 17 und ist zwischen diesen Kammern 13, 17 ausgebildet.
Der Hauptabschnitt des Durchlasses 61 ist mittels eines einen
Bolzen aufnehmenden Loches 32D, das im Zylinderblock 1 vor
gesehen ist, ausgebildet. Der Durchlaß 61 umfaßt ein Durchgangs
loch 62, das in der Ventilplatte 3 ausgebildet ist, einen
Durchlaß 63, der in dem hinteren Gehäuse ausgeformt ist, ein
Aufnahmeloch 64, das mit dem Durchlaß 63 in Verbindung ist, und
einen Durchlaß 65, der das Loch 64 mit der Ausstoßkammer 13
verbindet. Das Loch 32D ist mit einem Durchmesser größer dem
Durchmesser des Bolzens 5 ausgebildet.
Ein Entlastungsventil 38 ist in dem Durchlaß 61 vorgesehen. Das
Ventil umfaßt ein Gehäuse 66, das innerhalb des Loches 64 auf
genommen wird, einen Ventilsitz 67, ausgebildet in dem Gehäuse 66,
eine sphärische Spitze 68, gegenüber dem Sitz 67 angeordnet, und
eine Feder 69, die die Spitze 68 zum Sitz 67 hin drängt.
Ein Ventilsteuermechanismus 42, der das Öffnen und Schließen
des Ventils 38 steuert, ist in der Nähe des Ventils 38 vorge
sehen. Der Mechanismus 42 umfaßt ein Konstantdruckgehäuse 70,
eine Membran 71, die über die Öffnung des Gehäuses 70 gespannt
ist, eine Betätigungsstange 72, montiert zwischen der Membran
71 und der sphärischen Spitze 68, und eine Feder 73, die die
Spitze 68 über die Membran 71 und die Stange 72 zur offenen
Position drängt.
Eine Konstantdruckkammer 74 und eine Druckerfassungskammer 75
sind in dem Gehäuse 70 ausgebildet und voneinander durch die
Membran 71 getrennt. Ein Druckdurchlaß 76, ausgebildet in dem
hinteren Gehäuse 4, und ein Gehäuse 66 sind zwischen der
Ansaugkammer 11 und der Erfassungskammer 75 vorgesehen. Die
Erfassungskammer 75 wird über den Durchlaß 76 auf den
Ansaugdruck der Ansaugkammer 11 gebracht.
Wie dargestellt in Fig. 7, ist ein gasführender Durchlaß 77
zwischen den Kammern 11 und 17 vorgesehen, die die Ansaugkammer
11 mit der Kurbelkammer 17 verbindet. Der Hauptabschnitt des
Durchlasses 77 ist mittels eines einen Bolzen aufnehmenden Loches
32E ausgebildet, das im Zylinderblock 1 vorgesehen ist. Der
Durchlaß 77 umfaßt ein Durchgangsloch 78, das in der Ventil
platte 3 ausgebildet ist, und einen Verbindungsdurchtritt 79,
ausgebildet im inneren Endbereich des hinteren Gehäuses 4. Das
Loch 32E ist mit einem Durchmesser versehen, der größer ist als
der Durchmesser des Bolzens 5. Der Verbindungsdurchtritt 79 des
Durchlasses 77 begrenzt den Strom des durchströmenden Kühlgases auf
eine vorbestimmte Strömungsrate.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wenn der Kompressor nicht
in Betrieb ist, der Druck in der Ansaugkammer 11, der Ausstoß
kammer 13 und der Kurbelkammer 17 derselbe. Dies bewirkt, daß
die Spitze 68 des entlasteten Ventils 38 an dem Ventilsitz 67
aufgrund der Druckkraft der Federn 69, 73 anstößt, die in einem
ausbalancierten Zustand sind, und der Durchlaß 61 wird somit
geschlossen.
Wenn der Betrieb des Kompressors aufgenommen wird, wird auf
grund der Drehung der Antriebswelle 6 die Taumelscheibe 25 hin- und
hergehend verschwenkt und somit eine hin- und hergehende
Bewegung jedes Kolbens 10 innerhalb der jeweiligen Bohrung 9
bewirkt. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 10 zwingt
das Kühlgas dazu, von der Ansaug
kammer 11 in die Kompressionskammer einzuströmen, die
innerhalb der Bohrungen 9 ausgebildet sind,
und daran anschließend wird das komprimierte Gas aus
der Ausstoßkammer 13 ausgestoßen. Während der Anfangsphase der
Betätigung des Kompressors ist der Druck in der Ansaugkammer 11
aufgrund der hohen Kühlbelastung hoch. Ein hoher Ansaugdruck
wird mittels des Druckdurchlasses 76 somit auch auf die Erfassungs
kammer 75 des Ventilsteuermechanisms 42 angelegt. Daher wird
die Spitze 68 des entlastenden Ventils 38 in dem Zustand
gehalten, in dem der Gaseinlaßdurchlaß 61 geschlossen ist.
Dadurch wird verhindert, daß Kühlgas von der Ausstoßkammer 13
in die Kurbelkammer 17 eindringt. Weiterhin wird ein Fehlblasgas,
das in die Kurbelkammer 17 von den Kompressionskammern der
Zylinderbohrungen 9 leckt, zur Ansaugkammer über den gaslei
tenden Durchlaß 77 zurückgebracht. Entsprechend ist die Druck
differenz zwischen dem Druck einer Kurbelkammer 17 und dem
Ansaugdruck gering. Dadurch wird der Neigungswinkel der Taumel
scheibe 25 erhöht und der Kompressor arbeitet mit einem großen
Ausstoßvolumen an komprimiertem Kühlgas.
Wenn der Betrieb des Kompressors fortgeführt wird, wird sich
die Temperatur im Fahrzeuginnenraum senken und damit die Kühl
belastung vermindern. Dies führt zu einem Absinken des Drucks
in der Ansaugkammer 11 und auch zum Absinken des Druckes in der
Druckerfassungskammer 75 des Ventilsteuermechanismus 42. Da
die Spitze 68 des Entlastungsventils 38 von dem Ventilsitz 67
über die Betätigungsstange 72 wegbewegt wird, wird der Gasein
laßdurchlaß 61 geöffnet. Entsprechend wird Kühlgas aus der Aus
stoßkammer 13 in die Kurbelkammer 17 über den Einlaßdurchlaß 61
eindringen und die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der
Kurbelkammer 17 und dem Ansaugdruck wird größer. Daraus
folgt, daß eine große Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer
17 und der Ansaugkammer 11 besteht. Die Druckdifferenz mindert
den Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 und vermindert somit
den Hubweg des Kolbens 10. Entsprechend wird die Ausstoßmenge
an komprimiertem Gas vermindert.
Bei dem Kompressor gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel
sind die Durchlässe 61 und 77 in bolzenaufnehmenden Löchern 32D,
32E, die innerhalb des Zylinderblocks 1 vorgesehen sind,
ausgebildet. Daraus folgt, daß ein Bohrer großer Länge und
eines geringen Durchmessers nicht benötigt wird. Daher werden
dieselben Vorteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel erzielt,
beispielsweise ein leichtes Ausbilden der Durchlässe 61, 77
innerhalb einer kurzen Bearbeitungszeit genauso wie bei dem
Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel sind beide Durchlässe 61, 77 in
bolzenaufnehmenden Löchern 32 ausgebildet. Jedoch ist es auch
möglich, nur einen der Durchlässe 61, 86 innerhalb eines Loches 32
auszuformen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 erläutert. Bei diesem
Ausführungsbeispiel verbindet ein gasleitender Durchlaß 81 eine
Ansaugkammer 11 mit einer Kurbelkammer 17. Der Hauptabschnitt
des Durchlasses 81 wird mittels eines bolzenaufnehmenden Loches 32,
das innerhalb des Zylinderblockes 1 vorgesehen ist, ausge
bildet. Der Durchlaß umfaßt ein Durchgangsloch 82, ausgebildet
in dem Ventil 3, einen Durchlaß 83, ausgebildet in dem hinteren
Gehäuse 4, ein Aufnahmeloch 84, das mit dem Durchlaß 83 in
Verbindung ist, und einen Durchlaß 85, der das Loch 84 mit der
Ansaugkammer 11 verbindet. Das bolzenaufnehmende Loch 32F ist
mit einem Durchmesser ausgeformt, der größer ist als der Durch
messe eines Bolzens 5. Das Entlastungsventil 38 zum Öffnen und
Schließen des Durchlasses 81 ist in einem Aufnahmeloch 84 des
Durchlasses 81 vorgesehen. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel
umfaßt das Ventil 38 ein Gehäuse 66, einen Ventilsitz 67, eine
sphärische Spitze 68 und eine Feder 69. Jedoch ist das Ventil
38 unterschiedlich zum Ventil des zweiten Ausführungsbeispiels
in dem Punkt ausgebildet, daß die Feder 69 die Spitze 68 vom
Ventilsitz 67 wegdrängt.
Ein Ventilsteuermechanismus 42, der das Öffnen und Schließen
des Ventils 38 steuert, ist in der Nähe des Ventils 38
angeordnet. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der
Mechanismus 42 mit einem Konstantdruckgehäuse 70, einer Membran
71, einer Betätigungsstange 72 und einer Feder 73 ausgestattet.
Jedoch ist dieser Mechanismus 42 unterschiedlich zu dem des
zweiten Ausführungsbeispiels in dem Punkt, daß die Spitze 78
mittels der Feder 73 zum Sitz 67 hingedrängt wird. Weiterhin
ist wie beim zweiten Ausführungsbeispiel die Konstantdruck
kammer 74 und die Druckerfassungskammer 75 in dem Gehäuse 70
ausgebildet und voneinander mittels der Membran 71 getrennt.
Die Erfassungskammer 75 ist mit der Ansaugkammer 11 über den
Durchlaß 85 des gasleitenden Durchlasses 80 in Verbindung.
Wie dargestellt in Fig. 9, ist ein Gaseinlaßdurchlaß 86 zwi
schen der Ausstoßkammer 13 und der Kurbelkammer 17 ausgebildet.
Der Durchlaß 86 verbindet die Ausstoßkammer 13 mit der Kurbel
kammer 17. Der Hauptabschnitt des Durchlasses 86 besteht aus einem
bolzenaufnehmenden Loch 32G, das in dem Zylinderblock 1 vorge
sehen ist. Der Durchlaß 86 umfaßt auch ein Durchgangsloch 87,
ausgebildet in der Ventilplatte 3, und einen Verbindungsdurchtritt
88, ausgebildet in einem inneren Endbereich des hinteren Ge
häuses 4. Das Loch 32G ist mit einem Durchmesser ausgebildet,
der größer ist als der Durchmesser eines Bolzens 5. Der Ver
bindungsdurchtritt 88 des Durchlasses 86 beschränkt den Strom an
Kühlgas auf eine bestimmte Strömungsrate.
Bei dem Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird
die Spitze 68 des Entlastungsventils 38 an eine Position zum
Öffnen des gasleitenden Durchlasses 81 bewegt, wenn die Kühlbe
lastung und der Druck in der Ansaugkammer 11 hoch sind. Dies
ermöglicht dem Kühlgas in der Kurbelkammer 17, das Fehlblasgas
von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen 9 ist oder
von der Ausstoßkammer 13 zugeführt wurde, in die Ansaugkammer
11 entlastet zu werden. Entsprechend besteht eine geringe
Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 17 und
dem Ansaugdruck, wodurch die Taumelscheibe 25 auf einen
maximalen Winkel verschwenkt wird und somit ein maximales
Volumen an komprimiertem Kühlgas vom Kompressor ausgestoßen
wird. Wenn die Kühlbelastung absinkt, sinkt auch der Druck in
der Ansaugkammer 11 ab. Der Druck in der Druckerfassungskammer
75 wird ebenso abgesenkt. Dies veranlaßt die Spitze 68, die von
der Feder 63 gedrängt wird, dazu, den gasleitenden Durchlaß 81 zu
schließen. Daher wird der Strom an Kühlgas von der Kurbelkammer
17 über den Durchlaß 81 blockiert. Daraus ergibt sich, daß das
Fehlblasgas von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen 9
und die Zufuhr von Kühlgas von der Ausstoßkammer 13 über den
Gaseinlaßdurchlaß 86 den Druck in der Kurbelkammer 17 erhöhen.
Entsprechend wird die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der
Kurbelkammer 17 und dem Ansaugdruck den Hub der Kolben 10
vermindern und somit das Ausstoßvolumen an Kühlgas vermindern.
Bei dem Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind
die Durchlässe 81, 86 innerhalb der bolzenaufnehmenden Löcher 32F,
32G ausgebildet, die in dem Zylinderblock 1 vorgesehen sind.
Daher wird kein Bohrer mit großer Länge und geringem Durch
messer benötigt. Es können somit dieselben Vorteile wie beim
ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, beispielsweise einfache
Herstellung der Durchlässe 81, 86 mit einer kurzen Bearbeitungs
zeit bei einem Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel
erhalten werden.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind beide Durchlässe 81, 86
in den bolzenaufnehmenden Löchern 32 ausgebildet. Jedoch kann
auch nur einer der Durchlässe 81, 86 in einem Loch 32 ausgebildet
sein.
Wahlweise kann die vorliegende Erfindung bei einem Kom
pressor realisiert werden, bei dem der Neigungswinkel der
Taumelscheibenplatte 25 nicht veränderbar ist. Mit anderen
Worten kann die vorliegende Erfindung bei einem Kompressor
realisiert werden, der keine variable Verdrängung hat. In diesem
Fall ist der gasleitende Durchlaß, der dauerhaft die Ansaugkammer
mit der Kurbelkammer verbindet, ebenso in einem bolzenaufneh
menden Loch ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei einem
Kompressor realisiert werden, der anstelle der Taumelscheibe 25
eine Nockenplatte aufweist, die die Form einer
Welle hat. In diesem Fall ist der
gasleitende Durchlaß, der dauerhaft die Ansaugkammer mit der
Kurbelkammer verbindet, ebenfalls in einem bolzenaufnehmenden
Loch vorgesehen. Die vorliegende Erfindung kann des weiteren
beim Kompressor realisiert werden, bei dem die Taumelscheiben
platte 25 und der Rotor 18 einstückig ausgeführt sind. Weiter
hin kann die vorliegende Erfindung bei einem Kompressor zur
Anwendung kommen, bei dem das Ausstoßvolumen mittels eines
Ventilsteuermechanismus entsprechend der Druckänderung in der
Ausstoßkammer gesteuert wird.
Claims (8)
1. Kompressor mit einem Zylinderblock (1), der eine
Zylinderbohrung (9) und eine Vielzahl von bolzenaufnehmenden
Löchern (32) hat, die jeweils Bolzen aufnehmen, um ein vorderes
Gehäuse (2) und ein hinteres Gehäuse (4) an dem Zylinderblock
(1) zu fixieren und eine Kurbelkammer (17) auszubilden, einer
Ansaugkammer (11) und einer Ausstoßkammer (13), wobei die
Kurbelkammer (17) eine Antriebplatte (25) aufnimmt, die an
einer Antriebswelle (6) befestigt ist und deren Drehbewegung in
eine hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens (10) in der
Zylinderbohrung (9) umwandelt, um ein von der Ansaugkammer (11)
der Zylinderbohrung (9) zugeführtes Gas zu komprimieren und das
komprimierte Gas zur Ausstoßkammer (13) auszustoßen, wobei ein
Druckdurchlaß (31, 35, 48; 61, 77; 81, 86) die Kurbelkammer (17)
zumindest mit entweder der Ansaugkammer (11) oder Ausstoßkammer
(13) verbindet, um durch Druckaustausch zwischen den Kammern den
Druck in der Kurbelkammer (17) zu beeinflussen,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckdurchlaß (31, 35, 48; 61, 77; 81, 86) zumindest
teilweise durch eines der bolzenaufnehmenden Löcher (32)
verläuft.
2. Kompressor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckdurchlaß (31; 77; 81) die Kurbelkammer (17) mit der
Ansaugkammer (11) verbindet, um einen überhöhten Druck in der
Kurbelkammer (17) zu entlasten, der auf dem von dem Kolben (10)
in der Zylinderbohrung (9) komprimierten Gas beruht, das von
dort in die Kurbelkammer (17) leckt.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsplatte (25) bezüglich der Achse der Antriebswelle
(6) entsprechend dem Druck in der Kurbelkammer (17)
verschwenkbar ist, wobei der Verschwenkwinkel der Antriebsplatte
(25) das Ausstoßvolumen des Kompressors steuert.
4. Kompressor nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckdurchlaß (35; 61; 86) die Kurbelkammer (17) mit der
Ausstoßkammer (13) verbindet, um Druck von der Ausstoßkammer
(13) in die Kurbelkammer (17) zu leiten, um den Druck in der
Kurbelkammer (17) einzustellen.
5. Kompressor nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
ein Ventil (38), zum wahlweisen Öffnen und Schließen des
Druckdurchlasses (35; 61).
6. Kompressor nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
einen Vorsteuerdruckdurchlaß (48; 76; 80), um den Druck in der
Kurbelkammer (17) oder der Ansaugkammer (11) auf das Ventil (38)
aufzubringen, um wahlweise das Ventil (38) zu öffnen oder zu
schließen.
7. Kompressor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsteuerdruckdurchlaß (80) den Druck von der Kurbelkammer
(17) auf das Ventil (38) aufbringt, wobei der
Vorsteuerdruckdurchlaß (80) durch eines der bolzenaufnehmenden
Löcher (32) verläuft, durch das weder der Druckdurchlaß (31; 77;
81) der Ansaugkammer (11) zur Kurbelkammer (17) noch der
Druckdurchlaß (35; 61; 86) der Ausstoßkammer (13) zur
Kurbelkammer (17) führt.
8. Kompressor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorsteuerdruckdurchlaß (76) den Druck von der Ansaugkammer
(11) auf das Ventil (38) aufbringt, wobei der
Vorsteuerdruckdurchlaß (76) durch eines der bolzenaufnehmenden
Löcher (32) verläuft, durch das weder der Druckdurchlaß (31; 77;
81) der Ansaugkammer (11) zur Kurbelkammer (17) noch der
Druckdurchlaß (35; 61; 86) der Ausstoßkammer (13) zur
Kurbelkammer (17) führt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHOKKI, KARIYA, AICHI, |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |