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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 12 66 918 bekannt. Bei der bekannten Einrichtung liegt im Bypass ein eigenes Ventil, welches zusätzlich zu dem Druckventil des auf Leerlauf schaltbaren Zylinders vorgesehen ist und einen erheblichen konstruktiven Aufwand im Zylinderdeckel erforderlich macht, wenn der Bypass die Auslaßseite des Druckventils auf kurzem Wege mit der Ansaugkammer verbinden soll. Außerdem muß auch im Leerlauf zumindest der Öffnungsdruck des Druckventils erreicht werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die durch den auf Leerlauf schaltbaren Zylinder im Leerlaufbetrieb zu leistende Arbeit noch weiter zu verringern und damit den Wirkungsgrad des Kältemittelkompressors zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheibenkompressor mit einer Einrichtung zur Leistungsanpassung gemäß der Erfindung,
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Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kompressor gemäß Fig. 1 längs der Linie III-III in dieser Figur,
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Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Kompressor gemäß Fig. 1 zur Verdeutlichung der Ausgestaltung des Auslaßstutzens,
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Fig. 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Taumelscheibenkompressors gemäß der Erfindung,
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Fig. 5 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors gemäß der Erfindung,
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Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch die Auslaßventileinrichtungen des hinteren Teils des Kompressors gemäß Fig. 5,
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Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Kurbelwellenkompressor gemäß der Erfindung für einen ersten Betriebszustand und
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Fig. 8 einen schematischen Querschnitt des Kompressors gemäß Fig. 6.
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Im einzelnen ist in Fig. 1 bis 3 eine erste Ausführungsform eines doppelt wirkenden Taumelscheibenkompressors gezeigt, der zehn Zylinderbohrungen 15 - fünf auf jeder Seite - aufweist und in axialer Richtung miteinander verbundene Zylinderblöcke 1 und 2 besitzt, die einen zusammengesetzten Zylinderblock bilden. Das vordere und hintere Ende des zusammengesetzten Zylinderblocks ist jeweils über eine Ventilplatte 3 bzw. 4 durch einen vorderen bzw. hinteren Zylinderdeckel 5 bzw. 6 verschlossen. Die beiden Zylinderblöcke 1 und 2, die beiden Deckel 5 und 6 und die beiden Ventilplatten 3 und 4 sind mittels einer entsprechenden Anzahl von Schraubbolzen 7 miteinander verbunden. Im Verbindungsbereich zwischen dem vorderen und dem hinteren Zylinderblock 1 bzw. 2 ist eine Taumelscheibenkammer 8 ausgebildet, in der eine Taumelscheibe 10 angeordnet ist, die auf einer Antriebswelle 9 sitzt. Die Antriebswelle 9 durchgreift in axialer Richtung Wellenbohrungen 1 a und 2 a, die als Mittelbohrungen in den Zylinderblöcken 1 und 2 ausgebildet sind. Die beiden Zylinderblöcke 1 und 2 haben ferner Nabenteile 11 bzw. 12, in die Radiallager 13 bzw. 14 zur Lagerung der Antriebswelle 9 eingepreßt sind. Zwischen den Nabenteilen 11 und 12 und der Taumelscheibe 10 sind Drucklager 58 bzw. 59 angeordnet. Jeder der Zylinderblöcke 1 und 2 ist mit fünf Zylinderbohrungen 15 versehen, die parallel zur Antriebswelle 9 verlaufen und rings um die Antriebswelle in fünf radialen Positionen angeordnet sind. Die fünf Zylinderbohrungen 15 des vorderen Zylinderblocks 1 fluchten mit den fünf Zylinderbohrungen 15 des hinteren Zylinderblockes 2. Doppelt wirkende Kolben 16, die in die Zylinderbohrungen 15 eingepaßt sind, stehen über Kugellager 17 und Schuhe 18 in Wirkverbindung mit der Taumelscheibe 10. Aufgrund dieser Verbindung führt eine Drehung der Taumelscheibe 10 zu einer hin- und hergehenden Gleitbewegung der Kolben 16 in den Zylinderbohrungen 15. Im mittleren Teil des vorderen und des hinteren Zylinderdeckels 5 bzw. 6 sind Auslaßkammern 19 bzw. 20 vorgesehen, die von im wesentlichen ringförmigen Ansaugkammern 21 bzw. 22 umgeben sind. Die Auslaßkammer 19 im vorderen Deckel 5 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet, während die Auslaßkammer 20 im hinteren Deckel 6 die Form einer kreisrunden Aussparung hat. Die Ansaugkammern 21 und 22 sind mit der Taumelscheibenkammer über Ansaugkanäle 23 und 24 verbunden, die auch als durchgehende Öffnungen für die in axialer Richtung verlaufenden Schraubbolzen 7 dienen. Die Taumelscheibenkammer 8 besitzt ihrerseits eine Fluidverbindung zu einem Ansaugstutzen 25, der an der Außenfläche des Verbindungsbereichs der Zylinderblöcke 1 und 2 vorgesehen ist. Wie Fig. 3 zeigt, sind in einer der fünf möglichen Positionen zwischen benachbarten Zylinderbohrungen 15 der miteinander verbundenen Zylinderblöcke 1 und 2 Auslaßkanäle 26 und 27 vorgesehen. Der Kanal 26 führt dabei von der Stirnfläche des Zylinderblocks 1, an dem die Ventilplatte 3 anliegt, zu dem Verbindungsbereich der Zylinderblöcke 1 und 2, während der Kanal 27 von der Kontaktfläche zwischen dem Zylinderblock 2 und der Ventilplatte 4zu diesem Verbindungsbereich führt. Die beiden Auslaßkanäle 26 und 27 besitzen über Verbindungskanäle 29 bzw. 30 eine Fluidverbindung zu einem Auslaßstutzen 28, der im Verbindungsbereich der Zylinderblöcke 1 und 2 an der Mantelfläche des zusammengesetzten Zylinderblocks vorgesehen ist. Die Auslaßkanäle 26 und 27 besitzen ferner über Verbindungsbohrungen 31 und 32 in den Ventilplatten 3 bzw. 4 jeweils eine Fluidverbindung zu den Auslaßkammern 19 bzw. 20. Dabei ist zu beachten, daß die Auslaßkammern 19 und 20 nach außen verlängerte Bereiche aufweisen, die an die Auslaßkanäle 26 und 27 angrenzen. Ein Rückschlagventil 33 ist so angeordnet, daß es den Verbindungskanal 30 zwischen dem Auslaßkanal 27 des hinteren Zylinderblocks 2 und dem Auslaßstutzen 28 öffnen und schließen kann. Das Ventil 33 schließt den Verbindungskanal 30, wenn die Auslaßkammer 20 unter einem niedrigen Druck gehalten wird, und öffnet den Verbindungskanal 30 bei einem hohen Druck in der Auslaßkammer 20. Es besteht auch die Möglichkeit, das Ventil 33 mittels einer Feder in seine Offenstellung vorzuspannen. Die vordere und die hintere Ventilplatte 3 bzw. 4 sind mit Ansaugöffnungen 34 bzw. 35 versehen, die dazu dienen, die Zylinderbohrungen 15 und die Ansaugkammern 21 bzw. 22 miteinander zu verbinden. Außerdem sind in den Ventilplatten 3 und 4 Auslaßöffnungen 36 bzw. 37 vorgesehen, die dazu dienen, die Zylinderbohrungen 15 und die Auslaßkammern 19 bzw. 20 miteinander zu verbinden. Die Ansaugöffnungen 34 und 35 sind dabei mit Saugventilen 38 bzw. 39 versehen, während die Auslaßöffnungen 36 und 37 mit Druck- bzw. Auslaßventilen 40 bzw. 41 versehen sind, deren elastische Verformung durch Fänger 42 bzw. 43 begrenzt wird. Das vordere Auslaßventil 40 ist zusammen mit dem Fänger 42 an der Ventilplatte 3 befestigt. Das hintere Auslaßventil 41 ist zusammen mit seinem Fänger 43 zwischen einer ersten Position, in der das Ventil 41 die Auslaßöffnungen 37 schließt und einer zweiten Stellung beweglich, in der das Ventil 41 die Auslaßöffnungen 37 öffnet. Der Fänger 43 des hinteren Ventils 41 ist mit einem ringförmigen Basisteil 43 a (Fig. 3) und fünf Blattfederteilen 43 b ausgestattet, die sich von dem Basisteil 43 a zu den einzelnen Auslaßöffnungen 37 erstrecken. Das Auslaßventil 41 und der Fänger 43 sind mittels einer Schraube 45 und einer Unterlagsscheibe 45 a konzentrisch an einer zylindrischen Rolle 44 befestigt, die in axialer Richtung gleitverschieblich von einer kreisrunden Aussparung 46 aufgenommen wird, die von einer nach innen vorspringenden Wand 6 a des hinteren Zylinderdeckels 6 definiert wird. In der Wand 6 a ist ein Positionierstift 47 festgelegt, welcher verhindert, daß sich das Ventil 41 und der Fänger 43 drehen. In dem Zylinderblock 2 ist konzentrisch zur Wellenbohrung 2 a eine zylindrische Kammer 48 vorgesehen, in die das Radiallager 14 eingepaßt ist und die der Aufnahme eines zylindrischen Feder-Halters 49 dient, der in der Ventilplatte 4 sitzt. Der Außendurchmesser des Feder-Halters 49 ist dabei kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Kammer 48. Im Inneren des Feder-Halters 49 ist eine Feder 50 vorgesehen, die das Auslaßventil 41 in seine Offenstellung vorspannt. Der Feder-Halter 49 ist am Boden und an seiner Seitenwand mit einer Anzahl von kleinen Durchlässen 49 a versehen, über die die zylindrische Kammer 48 mit dem Inneren des Feder-Halters 49 in Verbindung steht. Die Kammer 48 steht außerdem über die Durchlässe 49 a mit der Auslaßkammer 20 in Verbindung, wenn das Auslaßventil 41 sich in seiner Offenstellung befindet. In der Stirnwand des Zylinderblocks 2 ist ein Kanal 51 ausgebildet, über den eine Verbindung zwischen der zylindrischen Kammer 48 und dem Ansaugkanal 24 besteht. Das Innere des Feder-Halters 49, die Durchbrüche 49 a und der Kanal 51 bilden also einen Bypass-Durchgang 52, über den die Auslaßkammer 20, wenn das Ventil 41 sich in seiner Offenstellung befindet, mit dem Ansaugkanal 24 in Verbindung steht. Je nach den Erfordernissen können auch mehrere Kanäle 51 vorgesehen sein. Weiterhin kann man den Kanal 51 bzw. die Kanäle 51 auch in der Stirnfläche der Ventilplatte 4 vorsehen. Der Ansaugkanal 24, der mit dem Durchgang 52 in Verbindung steht, sollte vorzugsweise derjenige von den fünf Ansaugkanälen 24 sein, der am weitesten von dem Ansaugstutzen 25 entfernt ist. Der hintere Zylinderdeckel 6 ist in seinem Mittelteil mit einer Druck-Einlaßöffnung 53 versehen, über die ein Druck auf der Rückseite der Rolle 44 in der kreisrunden Aussparung 46 wirksam werden kann. Die Einlaßöffnung 53 kann mit dem Auslaßstutzen 28 über eine Hochdruckleitung 55 in Verbindung stehen, in der ein erstes Magnetventil 54 vorgesehen ist und außerdem mit dem Ansaugstutzen 25 über eine Niederdruckleitung 57, in der ein zweites Magnetventil 56 vorgesehen ist. Die Steuerung der Magnetventile 54 und 56 zum Öffnen und Schließen derselben erfolgt dabei über einen Druckschalter (nicht gezeigt), der derart in einem Teil der Kühl- bzw. Klimaanlage angeordnet ist, daß er in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung in der Fahrgastzelle betätigbar ist. Die beiden Magnetventile 54 und 56 können durch ein einziges umsteuerbares Ventil ersetzt werden. Die Hochdruckleitung 55 und die Niederdruckleitung 57 können ferner in einem oder mehreren Bauelementen des Kompressors selbst ausgebildet sein.
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Bei stillstehendem Kompressor wird das hintere Auslaßventil 41 durch die Kraft der Feder 50 in seiner Offenstellung gehalten, während das Ventil 33 den Verbindungskanal 30 schließt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Weiterhin ist das erste Magnetventil 54 geöffnet, während das zweite Magnetventil 56 geschlossen ist. Wenn die Kupplung eingekuppelt ist und ein Antriebsdrehmoment am Kompressor wirksam ist, beginnt im vorderen Teil des Kompressors sofort der normale Kompressionsbetrieb. Da jedoch das Auslaßventil 37 für den hinteren Teil geöffnet ist und da die Auslaßkammer 20 mit dem Ansaugkanal 24 über den Durchgang 52 in Verbindung steht, erfolgt im hinteren Teil des Kompressors keine Kompression. Dieser Kompressorteil läuft praktisch leer. Im hinteren Kompressorteil strömt also das gasförmige Kältemittel zwischen den Zylinderbohrungen 15 des hinteren Zylinderblocks 2 und der Auslaßkammer 20 hin und her. Zu Beginn des Betriebes arbeitet der Kompressor folglich nur mit 50% seiner vollen Kompressionsleistung. Dies bedeutet, daß der Kompressor nur ein kleines Anlaufdrehmoment benötigt und daß die Gefahr des Auftretens einer Flüssigkeitskompression auf die Hälfte reduziert wird.
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Wenn unter diesen Betriebsbedingungen außerdem eine Feder vorgesehen ist, um das Ventil 33 in seine Offenstellung zu drücken, steht die vordere Auslaßkammer 19 über den Verbindungskanal 30 mit den Ansaugkanälen 24 in Verbindung. Der Kompressor kann folglich unmittelbar bei seinem Anlaufen keine Kompression durchführen, da das komprimierte Kältemittel direkt in die Ansaugkanäle fließt. Wenn der Kompressor dann jedoch weiterläuft, drückt das komprimierte Gas vom vorderen Teil des Kompressors des Ventils 33 unter Überwindung der Federkraft in dessen Schließstellung. Nach dem Schließen des Ventils 33 erfolgt dann im vorderen Teil des Kompressors eine normale Kompression, während im hinteren Teil des Kompressors noch keine ins Gewicht fallende Kompression stattfindet. Der Kompressor arbeitet also mit etwa 50% seiner vollen Leistung. Man sieht, daß das Anfangsdrehmoment bei Verwendung eines federbelasteten Ventils 33 noch kleiner gehalten werden kann als für den Fall, daß keine Feder vorgesehen ist, die das Ventil 33 in seine Offenstellung drückt. Weiterhin wird deutlich, daß eine Flüssigkeitskompression sicher vermieden werden kann.
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Bei Fortdauer des Kompressionsvorganges im vorderen Teil des Kompressors fließt das komprimierte Gas aus dem Auslaßstutzen 28 in die Klimaanlage. Dabei wird ein Teil des komprimierten Gases über die Hochdruckleitung 55 der Druck-Einlaßöffnung 53 zugeführt. Damit wird aber der Druck des komprimierten Gases an der Rückseite der Rolle 44 wirksam. Wenn man bedenkt, daß zu diesem Zeitpunkt das erste Magnetventil 54 geöffnet und das zweite Magnetventil 55 geschlossen ist, wird folglich das hintere Auslaßventil 41 entgegen der Kraft der Feder 50 in seine Schließstellung gedrückt, in der es an der hinteren Ventilplatte 4 anliegt. Die Auslaßöffnungen 37 werden also geschlossen, und die Verbindung zwischen der Auslaßkammer 20 und den Ansaugkanälen 24 über den Durchgang 52 wird unterbrochen. Folglich beginnt auch der hintere Teil des Kompressors, seinen normalen Kompressionsbetrieb aufzunehmen. Das Ventil 33, welches bis zu diesem Zeitpunkt den Verbindungskanal 30 schließt, wird folglich von dem komprimierten Gas, welches vom hinteren Teil des Kompressors geliefert wird, in seine Offenstellung gedrückt. Der Kompressor arbeitet also nunmehr mit voller Leistung.
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Wenn die Temperatur in der Fahrgastzelle auf einen vorgegebenen Wert abgesenkt ist, schaltet der Druckschalter ein, so daß das erste Magnetventil 54 geschlossen und das zweite Magnetventil 56 geöffnet wird. Folglich wird nunmehr der niedrige Druck des gasförmigen Kältemittels vom Ansaugstutzen 25 auf der Rückseite der Rolle 44 wirksam, so daß diese sich unter der Kraft der Feder 50 entgegen dem niedrigen Druck des Kältemittels in ihre Öffnungsstellung bewegt. Hierdurch werden die hinteren Auslaßöffnungen 37 geöffnet. Dadurch wird aber eine Kompressionswirkung im hinteren Teil des Kompressors verhindert. Der Kompressor wird also wieder auf seine halbe Leistung zurückgeschaltet. An dieser Stelle sei angemerkt, daß das Ventil 33 durch den Druck des komprimierten Gases vom vorderen Teil des Kompressors in seine Schließstellung bewegt wird. Das gesamte komprimierte Gas vom vorderen Teil des Kompressors fließt also zu dem Auslaßstutzen 28. Mit anderen Worten wird also ein Abfluß des komprimierten Gases vom vorderen Teil des Kompressors zum hinteren Teil desselben durch das Ventil 33 verhindert.
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In Fig. 4 ist als zweites Ausführungsbeispiel ein Taumelscheibenkompressor dargestellt, der weitgehend ebenso aufgebaut ist wie der Kompressor gemäß Fig. 1.
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Bei dem Kompressor gemäß Fig. 4 ist am hinteren Ende des hinteren Deckels 6 mittels Schrauben 68 eine Abdeckung 67 befestigt. In der Abdeckung ist eine kreisrunde Aussparung 66 vorgesehen, die konzentrisch zu der kreisrunden Aussparung 46 des hinteren Deckels 6 angeordnet ist. Die Aussparungen 46 und 66 werden nachstehend als erste bzw. zweite Aussparung bezeichnet. Der mittlere Teil der zweiten Aussparung 66 steht mit der ersten Aussparung 46 über eine Druck-Einlaßöffnung 53 in Verbindung, während der äußere Umfangsteil der zweiten Aussparung 66 mit der hinteren Auslaßkammer 20 über mehrere Entlastungsöffnungen 69 im hinteren Deckel 6 in Verbindung steht. Innerhalb der zweiten Aussparung 66 ist ein ringförmiges Rückschlagventil 70 zum Öffnen und Schließen der Entlastungsöffnungen 69 vorgesehen. Das Rückschlagventil 70 liegt an einem in der Abdeckung 67 ausgebildeten ringförmigen Sitz an, wenn sich das Ventil 70 in seiner Offenstellung befindet. Dabei ist zu beachten, daß der Innendurchmesser des ringförmigen Rückschlagventils 70 kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Sitzes. Das Rückschlagventil kann mittels einer Feder in seine Schließstellung vorgespannt sein, wenn deren Federkraft durch den Druck des Kältemittels in der hinteren Auslaßkammer 20 leicht überwunden wird, solange der Kompressor im Normalbetrieb arbeitet. Die Abdeckung 66 ist in ihrem mittleren Teil mit einer Druck-Einlaßöffnung 72 versehen, über die der zweiten Aussparung 66 ein Druck von einer Hochdruckleitung 55 zugeführt werden kann, die mit dem Auslaßstutzen 28 verbunden ist oder ein Druck aus einer Niederdruckleitung 57, die mit dem Ansaugstutzen 25 (Fig. 2) verbunden ist.
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Wenn der Kompressor mit voller Leistung arbeitet, und wenn dann die erforderliche Kühlleistung unter einen vorgegebenen Wert absinkt, dann wird das erste Magnetventil 54 in der Hochdruckleitung 55 geschlossen, während das zweite Magnetventil 56 in der Niederdruckleitung 57 geöffnet wird, so daß der niedrige Druck sowohl in der zweiten Aussparung 66 der Abdeckung 67 als auch in der ersten Aussparung 46 des Deckels 6 wirksam wird, und zwar über die Druckeinlaßöffnungen 72 und 53. Der niedrige Druck wirkt dann auf die Rolle 44, so daß das hintere Auslaßventil 41 durch die Federkraft der Feder 50 in seine Offenstellung bewegt wird. Nunmehr wirkt der niedrige Druck auch auf das Rückschlagventil 70. Dieses bewegt sich folglich sofort in seine Offenstellung. Dies hat zur Folge, daß das unter relativ hohem Druck stehende Kältemittel aus der hinteren Auslaßkammer 20 durch die Entlastungsöffnungen 69 hindurch in die zweite Aussparung 66 strömt, wodurch der Druck in der Auslaßkammer 20 absinkt. Das Auslaßventil 41 kann folglich schnell und sicher von der Feder 50 in seine Offenstellung bewegt werden. Außerdem schließt das Ventil 33 den Verbindungskanal 30, sobald der Druck in der hinteren Auslaßkammer absinkt. Folglich wird die Kompressionsleistung des Kompressors sehr schnell von 100% auf 50% umgeschaltet, und zwar sehr zuverlässig.
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In Fig. 5 und 6 ist ein Taumelscheibenkompressor gezeigt, der als abgewandelte Ausführungsform des Kompressors gemäß Fig. 1 angesehen werden kann. Bei diesem Kompressor ist der hintere Zylinderblock 2 nicht mit einem Kanal zur Herstellung eines Durchgangs zwischen der hinteren Auslaßkammer und den Ansaugkanälen 24 versehen. Im Boden der zylindrischen Kammer 48 des hinteren Zylinderblocks 2 ist vielmehr ein kappenförmiger Feder-Halter 49&min; mit einer durchgehenden Öffnung 75 eingepaßt. Der Boden des Feder-Halters 49&min; liegt dabei an der Stirnfläche des Radiallagers 14 an, während sich das offene Ende des Feder-Halters 49&min; an der hinteren Ventilplatte 4 abstützt. Die in dem Feder-Halter 49&min; sitzende Feder 50 durchgreift eine runde Bohrung 74 der Ventilplatte 4 in Richtung auf das hintere Auslaßventil 41 und drückt dieses in seine Offenstellung. Dabei ist zu beachten, daß der Durchmesser D&sub2; der runden Bohrung 74 kleiner ist als der Durchmesser D&sub1; der Rolle 44&min;, an dem das hintere Auslaßventil 41 mit seiner Fängerglocke 43 mit Hilfe der Schraube 45 und der Unterlagsscheibe 45 a befestigt ist. Die Rolle 44&min; besitzt auf ihrer Vorderseite ein Teilstück geringeren Durchmessers. Die durchgehende Öffnung 75 in dem Feder-Halter 49&min; ermöglicht einen Kältemittelstrom von der hinteren Auslaßkammer 20 zu der Taumelscheibenkammer 8 über die runde Bohrung 74 und die Wellenbohrung 2 a, wenn sich das hintere Auslaßventil 41 in seiner Offenstellung befindet. Die kreisrunde Aussparung 46 im hinteren Deckel 6 wird über die Druck-Einlaßöffnung 53 und die Druckleitung 77, die mit dem Ansaugstutzen 25 und dem Auslaßstutzen 28 in Verbindung steht, und zwar über das Schaltventil 76, mit Druck beaufschlagt. In Abhängigkeit von der Betätigung des Schaltventils 76 wird die Verbindung zwischen der kreisrunden Aussparung 46 und dem Auslaßstutzen 28 unterbrochen und eine Verbindung zwischen der Aussparung 46 und dem Ansaugstutzen 25 hergestellt oder umgekehrt. Der an der Rückseite der Rolle 44&min; wirksame Druck ist also von dem hohen Auslaßdruck auf den niedrigen Ansaugdruck umschaltbar und umgekehrt. Die Betätigung des Schaltventils kann über den Druckschalter erfolgen, dessen Funktion im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde.
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Aufgrund des vorstehend erläuterten Aufbaus ist die Funktion des betrachteten Kompressors im wesentlichen identisch mit der Funktion des Kompressors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Bewegung des hinteren Auslaßventils 41 von der Bewegung dieses Ventils beim ersten Ausführungsbeispiel verschieden. Nachstehend soll erläutert werden, wie das Auslaßventil 41, welches fest mit der Rolle 44&min; verbunden ist, aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung bewegt wird, und zwar anhand von Fig. 6.
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Bei kontinuierlich laufendem Kompressor wird beim Umschalten des auf die hintere Stirnfläche der Rolle 44&min; wirkenden Druckes von dem hohen Auslaßdruck P d auf den niedrigen Ansaugdruck P s mit Hilfe des Umschaltventils 76 der Druck in der hinteren Auslaßkammer 20 auf dem Wert P d gehalten. An der Auslaßöffnung 37 und in der runden Bohrung 74 der Ventilplatte 4 herrscht der Druck P s . Die Kraft, welche auf die hintere Stirnfläche der Rolle 44&min; wirkt, ist folglich P s ×S&sub1;, wobei S&sub1;=π/4×D&sub1;². Andererseits gilt für die Kraft K an der Vorderseite der Rolle 44&min; die Gleichung:
K = P s × S&sub2; + P d × A + F ,
wobei
S&sub2;=π/4×D&sub2;²,
wobei
A = π/4 × (D&sub1;² - D&sub2;²)
und wobei F = Federkraft der Feder 50. An der Rolle 44&min; ist folglich folgende Kraft wirksam:
P&sub1; = (P d - P s ) × π/4(D&sub1;² - D&sub2;²) + F .
Diese Kraft P&sub1; bewirkt, daß die Rolle 44&min; von der Ventilplatte 4 wegbewegt wird.
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Die Kraft P&sub2;, die auf das Auslaßventil 41 wirkt, ist wie folgt definiert:
P&sub2; = (P d - P s ) × π/4 × D&sub3;² × N ,
wobei D&sub3; = Durchmesser jeder der Auslaßöffnungen 37 und N = Anzahl der Zylinderbohrungen, die dem Ansaugvorgang ausgesetzt sind. Für den Fall des betrachteten Ausführungsbeispiels mit fünf Zylinderbohrungen jeweils im vorderen und im hinteren Teil des Kompressors gilt N=3. Die Kraft P&sub2; bewirkt, daß das Auslaßventil 41 gegen die Ventilplatte gedrückt wird. Wenn also gilt:
π/4 × (D&sub1;² - D&sub2;²) ≈ π/4 × D&sub3;² × N ,
dann kann die Kraft F der Feder 50 zum Bewegen des Auslaßventils 41 aus dessen Schließstellung in dessen Offenstellung extrem klein sein. Wenn ferner gilt:
π/4 × (D&sub1;² - D&sub2;²) > π/4 × D&sub3;² × N ,
dann kann die Federkraft F der Feder 50 Null sein. Dies bedeutet, daß das Auslaßventil 41 aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung bewegt werden kann, ohne daß die Feder 50 vorhanden ist. Dabei ist zu beachten, daß der Faktor π/4×(D&sub1;²-D&sub2;²) dem Flächeninhalt des ringförmigen Oberflächenbereichs der Rolle 44&min; entspricht, da dieser Oberflächenbereich als Druckaufnahmefläche bzw. Schulter dient an der P d angreift.
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In Fig. 7 und 8 ist ein Kurbelwellenkompressor als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Kompressor besitzt zwei Zylinderbohrungen 80 in einem Kurbelwellengehäuse bzw. einem Zylinderblock 81. Am oberen Ende des Zylinderblockes 81 sind eine Ventilplatte 4 und ein Zylinderdeckel 6 montiert. In den Zylinderbohrungen 80 sind hin- und herbewegliche Kolben 84 angeordnet, die durch eine Kurbelwelle 85 antreibbar sind. Der Deckel 6 weist eine vordere und eine hintere Auslaßkammer 86 bzw. 87 sowie eine Ansaugkammer 88 auf, die so angeordnet ist, daß sie die beiden Auslaßkammern 86 und 87 umgibt. Die vordere Auslaßkammer 86 steht mit der vorderen Zylinderbohrung 80 über mehrere Auslaßöffnungen 89 in Verbindung, während die hintere Auslaßkammer 87 mit der hinteren Zylinderbohrung 80 über mehrere Auslaßöffnungen 90 in Verbindung steht. Die Ansaugkammer 88 steht mit beiden Zylinderbohrungen 80 über mehrere Ansaugöffnungen 91 in Verbindung. Ein vorderes Druck- bzw. Auslaßventil 41 zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnungen 89 und ein zugehöriger Fänger 43 sind mit Hilfe einer Schraube 45 an einer Rolle 44 befestigt. Die Rolle 44 ist gleitverschieblich in eine zylindrische Aussparung 46 eingepaßt, welche durch eine ringförmige Wand 6 a begrenzt ist. Das vordere Auslaßventil 41 wird zusammen mit dem Fänger 43 und der Rolle 44durch eine Feder 50, die sich am Boden einer runden Aussparung 98 in der Ventilplatte 4 abstützt, in seine Offenstellung gedrückt. Eine Druck-Einlaßöffnung 53 im Deckel 6 dient dazu, der zylindrischen Aussparung 46 über eine Hochdruckleitung 55 mit einem ersten Magnetventil 54 oder über eine Niederdruckleitung 56 mit einem zweiten Magnetventil 56 einen Druck zuzuführen, der auf die Rolle 44 wirkt. Wenn das erste Magnetventil 54 geöffnet ist, dann wird der zylindrischen Aussparung 46 ein hoher Druck zugeführt. Aus diesem Grund wird das vordere Auslaßventil 41 entgegen der Federkraft der Feder 50 in seine Schließstellung bewegt. Wenn andererseits das erste Magnetventil 54 geschlossen und das zweite Magnetventil 56 geöffnet ist, dann wird in der zylindrischen Aussparung 46 ein niedriger Druck wirksam. Das vordere Auslaßventil 41 wird daher durch die Feder 50 in seine Offenstellung zurückgeführt. Die Steuerung des vorderen Auslaßventils 41 basiert also auf dem gleichen Prinzip wie die Steuerung des hinteren Auslaßventils 41 beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Es ist jedoch zu beachten, daß die Ventilplatte 4 mit einem Verbindungskanal 105 versehen ist, welcher der Herstellung eines Durchgangs zwischen der runden Aussparung 98 und der Ansaugkammer 88 dient. Daher steht die vordere Auslaßkammer, wenn das Auslaßventil 92 sich in seiner Offenstellung befindet, über den Verbindungskanal 105 in Verbindung mit der Ansaugkammer 88. Ein hinteres Auslaßventil 106 und ein zugehöriger Fänger 107 sind mit der Ventilplatte 4 verbunden, um die hinteren Auslaßöffnungen 90 zu schließen. Das hintere Auslaßventil 106 ist so verformbar, daß es die Auslaßöffnungen 90 öffnen kann. Der Zylinderblock 81 ist ferner mit einer Hilfsauslaßkammer 108 versehen (Fig. 8). Die Hilfsauslaßkammer 108 steht mit der vorderen und der hinteren Auslaßkammer 86 bzw. 87 über eine Verbindungsöffnung 110 in Verbindung. Ein Rückschlagventil in Form eines Blattfederventils 33 zum Schließen der Verbindungsöffnung 110 ist mittels einer Schraube 114 am Zylinderblock 81 befestigt. Das Blattfederventil 33 öffnet aufgrund des Auslaßdruckes in der Auslaßkammer 86, wenn der Kompressor mit voller Leistung arbeitet.
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Der betrachtete Kompressor arbeitet ähnlich wie der Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Beim Anlaufen des Kompressors arbeitet also der vordere Teil desselben im wesentlichen ohne Kompression, und nur der hintere Teil des Kompressors arbeitet mit voller Kompression, da das vordere Auslaßventil 41 zunächst seine Offenstellung einnimmt. Während einer Anlaufphase arbeitet der Kompressor also mit etwa 50% seiner vollen Leistung. Anschließend wird das vordere Auslaßventil 41 aufgrund des hohen Drucks, der über die Hochdruckleitung 100 auf die Rolle 44 wirkt, in seine Schließstellung bewegt, woraufhin sowohl der vordere Teil wie auch der hintere Teil des Kompressors mit voller Leistung arbeiten. Der Kompressor liefert nunmehr also 100% seiner Kompressionsleistung. Dies bedeutet, daß der Kompressor mit einem beträchtlich verringerten Anlaufsdrehmoment anlaufen kann. Außerdem findet keine ins Gewicht fallende Flüssigkeitskompression statt.
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Wenn der Kompressor dann kontinuierlich läuft, dann wird seine Leistung in Abhängigkeit von der von der zugehörigen Klimaanlage geforderten Kühlleistung von 100% auf 50% und umgekehrt umgeschaltet. Diese Betriebsweise ist für einen wirtschaftlichen Betrieb des Kompressors sehr vorteilhaft. Außerdem ist nur selten eine Betätigung der Kupplung erforderlich, die zwischen der Brennkraftmaschine und dem Kompressor angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine hohe Lebensdauererwartung der Kupplung gewährleistet. Außerdem steht die vordere Auslaßkammer 86, wenn der Kompressor mit halber Leistung läuft, mit der Ansaugkammer 88 über den Verbindungskanal 105 in Verbindung. Der Druck in der vorderen Auslaßkammer 86 wird folglich konstant und auf einem niedrigen Wert gehalten. Hierdurch lassen sich mechanische Schwingungen und Geräusche vermeiden, während gleichzeitig eine hohe Lebensdauererwartung des Kompressors erreicht wird.