DE3729579A1 - Taumelscheibenkompressor mit variabler foerderleistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung für eine Klimaanlage mit einem Ge­ häuseelement, in dem eine Ansaugkammer für ein zu kompri­ mierendes Kältemittel vorgesehen ist, sowie eine Auslaßkam­ mer für das komprimierte Kältemittel, mit einem Zylinder­ block mit mehreren Zylinderbohrungen, in denen jeweils ein Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, um das Kälte­ mittel aus der Ansaugkammer anzusaugen und nach der Kompres­ sion in die Auslaßkammer abzugeben, mit einem geschlossenen Taumelscheibengehäuse mit einer Kammer zur Aufnahme einer Antriebsplatten/Taumelscheiben-Anordnung zum Antreiben der Kolben und mit Steuereinrichtungen zum Steuern des An­ stellwinkels der Taumelscheibe und damit zum Steuern der Förderleistung des Kompressors in Abhängigkeit vom Kühllei­ stungsbedarf der Klimaanlage.

Ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung und mit einem Magnetventil zur Steuerung des Anstellwinkels der Taumelscheibe ist aus der US-PS 45 33 299 bekannt. Bei dem bekannten Kompressor dient das Magnetventil zum Steuern des Öffnens und Schließens eines Kanals zwischen einer un­ ter hohem Druck stehenden Auslaßkammer und einer Taumel­ scheibenkammer, in der ein Taumelscheibenmechanismus mit variablem Anstellwinkel angeordnet ist, um die Kolben des Kompressors zu einer Hin- und Herbewegung anzutreiben. Wenn der Kanal zwischen der unter hohem Druck stehenden Auslaß­ kammer und der Taumelscheibenkammer geöffnet ist, dann kann unter hohem Druck stehendes Gas aus der Auslaßkammer in die Taumelscheibenkammer strömen, so daß dort ein Druckanstieg verursacht wird, welcher einen kleinen Anstellwinkel der Taumelscheibe zur Folge hat. Wenn andererseits bei dem be­ kannten Kompressor die Taumelscheibenkammer über einen wei­ teren Kanal mit geringem Querschnitt mit einer unter nied­ rigem Druck stehenden Ansaugkammer des Kompressors verbun­ den wird, dann können Gas-Leckströme, die aus den Zylinder­ bohrungen in die Taumelscheibenkammer austreten, von dort in die Ansaugkammer entweichen. Die Taumelscheibenkammer ist jedoch, wenn auch über eine kleine Öffnung, ständig mit der unter niedrigem Druck stehenden Ansaugkammer verbunden. Dies hat zur Folge, daß beim Öffnen des Kanals zwischen der Auslaßkammer und der Taumelscheibenkammer zunächst das un­ ter hohem Druck stehenden Gas, welches in die Taumelscheiben­ kammer einströmt, teilweise in die Ansaugkammer entweichen kann. Folglich kann in der Taumelscheibenkammer kein gleich­ mäßiger und schneller Druckanstieg erreicht werden.

Die US-PS 45 86 874 beschreibt einen weiteren Taumelschei­ benkompressor mit variabler Förderleistung mit einem elek­ tromagnetisch betätigten Ventilmechanismus zum Steuern des Anstellwinkels der Taumelscheibe. Der Ventilmechanismus gemäß US-PS 45 86 874 ist dabei so ausgebildet, daß er einen Kanal zwischen der Taumelscheibenkammer und der Ansaugkammer des Kompressors öffnen und schließen kann. Wenn der Kanal durch den Ventilmechanismus geöffnet ist, ergibt sich da­ bei ein geringer Druck in der Taumelscheibenkammer, so daß der Anstellwinkel der Taumelscheibe vergrößert werden kann. Andererseits kann bei diesem bekannten Kompressor ein Druck­ anstieg in der Taumelscheibenkammer zur Verringerung des Anstellwinkels der Taumelscheibe nur in Abhängigkeit von den Leckströmen aus den Kompressorzylindern herbeigeführt werden, wenn der Ventilmechanismus die Verbindung zur An­ saugkammer geschlossen hat. Bei dem bekannten Kompressor besteht also keine Möglichkeit, unmittelbar einen hohen Gasdruck in der Taumelscheibenkammer zu erzeugen, so daß auch keine schnelle und definierte Änderung des Anstellwin­ kels der Taumelscheibe in Abhängigkeit von einer Änderung der erforderlichen Kühlleistung erreicht werden kann.

Gemäß einer früheren Anmeldung der Anmelderin (deutsche Pa­ tentanmeldung P 37 07 001.0) sind für einen Taumelscheiben­ kompressor mit variabler Förderleistung zwei mechanisch be­ tätigte Ventile vorgesehen, von denen das eine der Steuerung einer Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer und der Auslaßkammer des Kompressors dient, während das zweite der Steuerung des Querschnitts einer Fluidverbindung zwi­ schen der Taumelscheibenkammer und der Ansaugkammer des Kompressors dient. Bei dem Kompressor gemäß der früheren An­ meldung ist einerseits keine eindeutige Verknüpfung zwischen der Betätigung der beiden Ventile gegebenen; andererseits werden keine Magnetventileinrichtungen eingesetzt. Außerdem ist die Geschwindigkeit der Änderung des Anstellwinkels der Taumelscheibe bei dem bekannten Kompressor beschränkt.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für einen Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung eine verbesserte Steuerung zu schaffen, die in Abhängigkeit von einer Änderung der er­ forderlichen Kühlleistung eine schnelle und gleichmäßige Änderung des Anstellwinkels der Taumelscheibe ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Taumelscheibenkompres­ sor der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung da­ durch gelöst, daß die Steuereinrichtungen folgende Elemente aufweisen:
erste Kanaleinrichtungen zum Herstellen einer Fluidverbin­ dung zwischen der Taumelscheibenkammer des Taumelscheiben­ gehäuses und der Auslaßkammer in dem Gehäuseelement;
Magnetventileinrichtungen, die in die ersten Kanaleinrich­ tungen eingefügt sind, um die Verbindung zwischen der Tau­ melscheibenkammer und der Auslaßkammer in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung zu steuern, und die ein Wicklungselement, welches in Abhängigkeit von einem Signal erregbar und entregbar ist, welches eine Änderung der er­ forderlichen Kühlleistung anzeigt, sowie ein bewegliches, stößelförmiges Ventilelement, welches in Abhängigkeit von der Erregung des Wicklungselementes zwischen einer ersten Position zum Öffnen der ersten Kanaleinrichtungen und einer zweiten Position zum Schließen der ersten Kanaleinrichtun­ gen beweglich ist, umfassen:
zweite Kanaleinrichtungen zum Herstellen einer Fluidver­ bindung zwischen der Taumelscheibenkammer des Taumelschei­ bengehäuses und der Ansaugkammer des Gehäuseelements und zugeordnete zweite Ventileinrichtungen mit einem federbelasteten, spulenför­ migen Ventilelement, die in die zweiten Kanaleinrichtungen eingefügt sind, um die Fluidverbindung zwischen der Tau­ melscheibenkammer und der Ansaugkammer zu steuern, wobei das Ventilelement einen Teil der zweiten Kanaleinrichtun­ gen bildet und in einer Ventilkammer gleitverschieblich zwischen einer ersten Position, in der es die zweiten Kanal­ einrichtungen öffnet, und einer zweiten Position beweglich ist, in der es die zweiten Kanaleinrichtungen schließt, und wobei in dem einen Endbereich der Ventilkammer ein erstes Federelement angeordnet ist, durch welches für das Ventilele­ ment eine Vorspannung in Richtung auf dessen erste Position erzeugbar ist; und
Koppelungseinrichtungen zum Verknüpfen der Bewegung des spulenförmigen Ventilelements der zweiten Ventileinrichtun­ gen mit den Bewegungen des stößelförmigen Ventilelements der Magnetventileinrichtungen.

Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Kompres­ sors, daß in Abhängigkeit von einem Absinken des Kühllei­ stungsbedarfs ein schneller Druckanstieg in der Taumelschei­ benkammer und damit eine schnelle und gleichmäßige Ver­ ringerung des Anstellwinkels der Taumelscheibe erreicht wer­ den kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich ferner der Vor­ teil, daß die Ventileinrichtungen zu einer einzigen Steuer­ ventileinheit zusammengefaßt werden können, die einfach auf­ gebaut ist und in der ein elektromagnetisch betätigtes Stößelventil und ein weiteres Ventil mit einem spulenför­ migen Ventilelement zu einer Einheit zusammengefaßt sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben­ kompressor gemäß der Erfindung und

Fig. 2 und 3 vergrößerte Ausschnitte des Längsschnitts gemäß Fig. 1 bei geschlossenem Magnetventil (Fig. 2) und bei geöffnetem Magnetventil (Fig. 3).

Ehe nachstehend detailliert auf die Zeichnungsfiguren einge­ gangen wird, soll vorausgeschickt werden, daß die nachfol­ gende Detailbeschreibung für den Fall gilt, daß die Erfin­ dung bei einem Kompressor mit variabler Förderleistung reali­ siert ist, bei dem der Anstellwinkel der Taumelscheibe durch eine magnetisch betätigte Steuereinheit gesteuert wird, wäh­ rend der Kompressor selbst Teil einer Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenwa­ gens, ist. Dabei wird der Kompressor durch den Fahrzeugmotor über geeignete Antriebseinrichtungen, insbesondere über einen konventionellen Riementrieb, angetrieben.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 3 einen Taumelscheibenkompres­ sor mit variabler Förderleistung, welcher einen normalerweise zylindrischen Zylinderblock 1 umfaßt, der an beiden Enden of­ fen ist. Ein Ende des Zylinderblockes, nämlich das rechte offene Ende in Fig. 1, ist unter Einfügung einer Ventilplatte 4 durch ein hinteres Gehäuse 3 verschlossen, in dem eine in­ nen liegende Auslaßkammer 7 vorgesehen ist, die durch eine ringförmige Trennwand 8 von einer ringförmigen, außen liegen­ den Ansaugkammer 6 umgeben ist. Das andere offene Ende des Zylinderblocks 1, nämlich das linke Ende in Fig. 1, ist durch ein vorderes Gehäuse bzw. ein Antriebswellengehäuse 2 ver­ schlossen, in dem sich eine Kammer 13 befindet, die der Auf­ nahme eines weiter unten noch zu beschreibenden Taumelschei­ benmechanismus dient. Das Gehäuse 2 besitzt eine zentrale Lagerbohrung, in der ein Radiallager 5 A zur drehbaren La­ gerung einer Antriebswelle 17 angeordnet ist. Weiterhin ist auf der Antriebswelle 17 ein Drucklager 5 C montiert, wel­ ches der Aufnahme eines axialen Druckes dient und angren­ zend an das Radiallager 5 A angeordnet ist. Ein weiteres Radiallager 5 B zum Lagern der Antriebswelle 17 ist im Mit­ telteil des Zylinderblockes 1 koaxial zu dem Radiallager 5 A im Gehäuse 2 angeordnet. Die Ansaugkammer 6 im hinteren Ge­ häuse 3 steht über Ansaugöffnungen 9 in der Ventilplatte 4 mit Druckkammern 15 von Zylinderbohrungen 14 des Zylinder­ blockes 1 in Verbindung. Die Ansaugöffnungen 9 der Ventil­ platte 4 werden dabei mittels Ventilelementen 11 geöffnet und geschlossen, die beim Saughub von Kolben 16 öffnen und beim Druckhub der Kolben 16 schließen.

Die Auslaßkammer 7 des hinteren Gehäuses 3 steht mit den Druckkammern 15 der Zylinderbohrungen 14 über ebenfalls in der Ventilplatte 4 vorgesehene Auslaßöffnungen 10 in Verbin­ dung, die mit Auslaß-Ventilelementen 12 versehen sind, wel­ che beim Druckhub der Kolben öffnen und beim Saughub dersel­ ben schließen.

Der Zylinderblock 1 ist mit mehreren axialen Zylinderbohrun­ gen 14 versehen, die parallel zur Antriebswelle 17 verlaufen und in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander auf einem Kreis um die Achse der Antriebswelle 17 angeordnet sind. Die axialen Zylinderbohrungen 14 stehen sämtlich mit der Kammer 13 des Antriebswellengehäuses 2 in Verbindung. In jede Zylin­ derbohrung 14 ist gleitverschieblich ein hin- und herbeweg­ licher Kolben 16 eingepaßt, dessen Druckfläche, nämlich die rechte Stirnfläche, der Ventilplatte 4 gegenüberliegt und in der zugeordneten Zylinderbohrung 14 die bereits erwähnte Kompressions- bzw. Druckkammer 15 definiert, welche alter­ nierend mit der Ansaugkammer 6 und der Auslaßkammer 7 ver­ bindbar ist. Jeder Kolben 16 besitzt ferner eine rückwärtige bzw. linke Stirnfläche, die der Kammer 13 zugewandt ist, wo­ bei mit dieser linken Stirnfläche mittels eines Gelenkstücks 26 A eine Verbindungsstange 26 verbunden ist, deren anderes Ende mit einer Taumelscheibe 21 verbunden ist.

Im Inneren der Kammer 13, die nachstehend als Taumelschei­ benkammer bezeichnet wird, verläuft die Antriebswelle 17 in horizontaler Richtung zwischen den Lagern 5 A und 5 B, wobei ein Tragzapfen 18 radial von der Antriebswelle 17 absteht und sich gemeinsam mit dieser dreht. Auf dem Tragzapfen 18 ist eine Antriebsplatte 20 in Form eines ringförmigen, die Antriebswelle 17 umgebenden Elements derart gehaltert, daß sie gemeinsam mit der Antriebswelle 17 zu einer Drehbewegung antreibbar ist und um eine zur Drehachse der Antriebswelle 17 senkrechte Achse zu einer Pendelbewegung bezüglich einer zur Antriebswelle 17 senkrechten Ebene antreibbar ist. Der Tragzapfen 18 ist zu diesem Zweck mit einem bogenförmigen Führungsschlitz 22 versehen, dessen Krümmungsmittelpunkt so gewählt ist, daß er immer dann dem Mittelpunkt eines Kugel­ gelenks 26 B entspricht, wenn der Tragzapfen 18 mit der be­ treffenden Zylinderbohrung 14 fluchtet, wobei anzumerken ist, daß das Kugelgelenk 26 B jeweils an dem von dem zugehörigen Kolben 16 abgewandten Ende der Verbindungsstange 26 angeord­ net ist. Weiterhin ist die Antriebsplatte 20 mit einem Führungszapfen 23 versehen, welcher in den bogenförmigen Führungsschlitz 22 eingreift. Wenn also die Antriebswelle 17 von einem Fahrzeugmotor angetrieben wird, dann wird die Antriebsplatte aufgrund der Tatsache, daß der Führungszap­ fen 23 mit dem Schlitz 22 des Tragzapfens 18 in Eingriff steht, gemeinsam mit der Welle 17 zu einer Drehbewegung an­ getrieben. Weiterhin wird durch die Gleitbewegung des Führungszapfens 23 längs der bogenförmigen Wand des Führungs­ schlitzes 22 eine Schwenk- bzw. Taumelbewegung der Antriebs­ platte 20 hervorgerufen. Auf der Antriebswelle 17 sitzt fer­ ner eine gleitverschiebliche Buchse 19, die mit der An­ triebsplatte 20 über zwei seitlich abstehende Verbindungs­ zapfen 24 verbunden ist. Die Buchse 19 gleitet in Abhängig­ keit von einer Schwenkbewegung der Antriebsplatte 20 längs der Antriebswelle 17. Die Taumelscheibe 21 ist nicht drehbar und an der Antriebsplatte 20 mittels eines Drucklagers 25 a und eines Radiallagers 25 b abgestützt und folgt den Schwenk- bzw. Taumelbewegungen der Antriebsplatte 20. Die Taumelscheibe 21 ist dabei als ringförmiges Element ausge­ bildet, welches einen Lagerbereich der Antriebsplatte 20 und die Antriebswelle 17 umgibt. Die Taumelscheibe 21 ist mit je­ dem der Kolben 16 jeweils über eine der erwähnten Verbindungs­ stangen 26 verbunden. Die Antriebswelle 27, der Tragzapfen 18, die Antriebsplatte 20, die Taumelscheibe 21 und die Verbin­ dungsstangen 26 bilden gemeinsam einen Taumelscheibenmechanis­ mus zum Herbeiführen von Hin- und Herbewegungen der Kolben 16 in den Zylinderbohrungen 14.

Ein Fluidkanal 27 erstreckt sich von der Ansaugkammer 6 des hinteren Gehäuses 3 zu der Taumelscheibenkammer 13, um eine Fluidverbindung zwischen den Kammern 6 und 13 zu schaffen. Der Fluidkanal 27 ist in dem hinteren Gehäuse 3, der Ventil­ platte 4, dem Zylinderblock 1 und der Antriebswelle 17 aus­ gebildet.

Ein weiterer Fluidkanal 28 erstreckt sich von der Auslaßkam­ mer 7 im hinteren Gehäuse 3 zur Taumelscheibenkammer 13, um zwischen diesen beiden Kammern eine weitere Verbindung her­ zustellen. Der Fluidkanal 28 ist dabei in dem hinteren Ge­ häuse 3, der Ventilplatte 4 und dem Zylinderblock 1 ausge­ bildet.

Zwischen die vorstehend erwähnten Fluidkanäle 27 und 28 ist eine Steuerventileinheit 29 eingefügt, welche die Fluid­ verbindungen zwischen der Taumelscheibenkammer 13 einer­ seits und der Ansaugkammer 6 sowie der Auslaßkammer 7 an­ dererseits steuert und damit den Druck im Inneren der Taumel­ scheibenkammer 13. Die Steuerventileinheit 29 ist in dem hinteren Gehäuse 3 montiert und umfaßt zwei verschiedene Ventile, nämlich eines mit einem spulenförmigen Ventilele­ ment 37 zum Steuern des Öffnens und Schließens des Kanals 27 und ein Magnetventil 29 b mit einem Stößel 33 zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Kanals 28. Das erste Ventil 29 a wird in Abhängigkeit von der Betätigung des Magnetven­ tils 29 b betätigt, wie dies weiter unten noch näher er­ läutert wird. Die Steuerventileinheit 29 besitzt ein Ven­ tilgehäuse 30 a für das Ventilelement 37 und ein Ventilge­ häuse 30 b für das Magnetventil 29 b, wobei die Gehäuse 30 a und 30 b senkrecht übereinander in dem hinteren Gehäuse 3 eingebaut sind. Das Gehäuse 30 a besitzt eine vertikale Verlängerung, die als Kernteil 30 c für das Magnetventil 29 b dient. Rings um den Kernteil 30 c ist eine Erregerwick­ lung 31 angeordnet, deren Erregerstrom in Abhängigkeit von einem Signal steuerbar ist, welches eine Änderung der er­ forderlichen Kühlleistung bezüglich einer vorgegebenen Kühlleistung in der einen oder anderen Richtung anzeigt. Wenn die Erregerwicklung 31 von einem Strom durchflossen wird, ergibt sich am unteren Ende des Kernteils 30 c eine elektromagnetische Anzugskraft, wodurch ein zylindrischer Stößel 33 in Richtung auf das untere Ende des Kernteils 30 c bewegt wird. Wenn die Wicklung 31 entregt wird, verschwin­ det diese elektromagnetische Kraft und der Stößel 33 wird folglich von dem Kernteil 30 c weg in Richtung auf ein Ven­ til-Sitzelement 40 mit einer zentralen Öffnung 28 a bewegt, und zwar unter der Wirkung einer Feder 34, welche in einer Federkammer 32 a des Kernteils 30 c einerseits und in einer Aussparung 32 des Stößels 33 andererseits angeordnet ist. Die zentrale Öffnung 28 a des Sitzelements 40 steht ständig über einen Teil des Fluidkanals 28 mit der Auslaßkammer 7 im hinteren Gehäuse 3 in Verbindung. Das Sitzelement 40 be­ sitzt außerdem eine seitliche Öffnung 28 b, die über einen weiteren Teil des Fluidkanals 28 ständig in Verbindung mit der Taumelscheibenkammer 13 steht. Wenn der Stößel 33 in Richtung auf das Ende des Kernteils 30 c bewegt wird, stehen die beiden Öffnungen 28 a und 28 b des Sitzelements 40 in Fluidverbindung miteinander, so daß eine Fluidverbindung zwischen der Auslaßkammer 7 und der Taumelscheibenkammer 13 besteht. Wenn der Stößel 33 gegen das Sitzelement 40 ge­ drückt wird, dann wird der Fluidkanal 28 geschlossen und die Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer 13 und der Auslaßkammer 7 wird gesperrt. Die Erregerwicklung 31, der Kernteil 30 c, der Stößel 33, die Feder 34 und das Ven­ tilsitzelement 40 bilden das Stößel-Magnetventil 29 b.

Der Stößel 33 des Magnetventils 29 b ist mit einem Fluidkanal 35 a versehen, welcher eine ständige Verbindung zwischen der seitlichen Öffnung 28 b des Sitzelements 40 und der Aussparung 32 des Stößels 33 und folglich mit der Federkammer 32 a des Kernteils 30 c aufrechterhält. Der Kernteil 30 c ist seiner­ seits mit einem vertikalen Fluidkanal 35 b versehen, der von der Federkammer 32 a zum unteren Teil 36 a einer Ventil­ kammer 36 des Ventils 29 a führt. Wenn also der Fluidkanal 28 durch den Stößel 33 gesperrt wird (Fig. 2), verbinden die Fluidkanäle 35 a und 35 b den unteren Teil 36 a der Ven­ tilkammer 36 mit der Taumelscheibenkammer 13, so daß im unteren Teil 36 a der Ventilkammer 36 der Druck in der Tau­ melscheibenkammer 13 wirksam wird. Wenn der Fluidkanal 28 von dem Stößel 33 geöffnet wird (Fig. 3), tragen die Fluidkanäle 35 a und 35 b dazu bei, einen hohen Auslaßkammer­ druck im unteren Teil 36 a der Ventilkammer 36 wirksam wer­ den zu lassen.

Das Ventil 29 a mit seinem federbelasteten Ventilelement 37 umfaßt das Gehäuse 30 a, das darin gleitverschieblich ange­ ordnete Ventilelement 37, welches in seinem mittleren Teil mit einer Ringnut versehen ist, und eine Vorspannfeder 38. Das Gehäuse 30 a sitzt stationär in dem hinteren Gehäuse 3 und ist intern mit zwei Fluidkanälen 27 a und 27 b versehen, welche Teile des Fluidkanals 27 bilden. Das Gehäuse 30 a ist ferner mit der Ventilkammer 36 zur Aufnahme des Ventilele­ ments 37 und mit einer oberen Federkammer 36 b für die Vor­ spannfeder 38 versehen, die das Ventilelement 37 ständig in Richtung auf den unteren Teil 36 a der Ventilkammer 36 drückt. Die obere Federkammer 36 b steht über einen Teil des Fluidkanals 27 ständig in Verbindung mit der Taumelscheiben­ kammer 13.

Wenn das Magnetventil 29 b den Fluidkanal 28 sperrt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, dann stehen der untere Teil 36 a der Ventilkammer 36 und die obere Federkammer 36 b derselben in Verbindung mit der Taumelscheibenkammer 13. Das federbela­ stete, spulenförmige Ventilelement 37 des Ventils 29 a wird folglich durch die Vorspannfeder 38 in seine unterste Posi­ tion gedrückt, in der das Ventilelement 37 über seine Ring­ nut, die Fluidkanäle 27 a und 27 b und den Rest des Fluidka­ nals 27 eine Fluidverbindung zwischen der Ansaugkammer 6 und der Taumelscheibenkammer 13 herstellt.

Wenn andererseits das Magnetventil 29 b den Fluidkanal 28 öffnet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, dann herrscht der hohe Auslaßkammerdruck im unteren Teil 36 a der Kammer 36 des Ventils 29 a. Folglich wird das Ventilelement 37 durch diesen hohen Druck entgegen der Kraft der Vorspannfeder 38 so weit angehoben, daß es den Fluidkanal 27 schließt bzw. die Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer 13 und der Ansaugkammer 6 unterbricht.

Aus der vorstehenden Beschreibung des Aufbaus der Steuerven­ tileinheit 29 wird deutlich, daß das Ventil 29 a mit dem Ven­ til 29 b zusammenwirkt. Der spulenförmige Ventilkörper 37 des Ventils 29 a kann dabei statt der gezeigten Ringnut eine seit­ lich durchgehende Bohrung zum Verbinden der Fluidkanäle 27 a und 27 b aufweisen.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Taumelscheibenkompres­ sors mit variabler Förderleistung gemäß dem betrachteten Aus­ führungsbeispiel wird nachstehend näher erläutert.

Wenn die erforderliche Kühlleistung in der Fahrzeugzelle, die unter Verwendung des Taumelscheibenkompressors gemäß der Er­ findung gekühlt werden soll, größer ist als ein vorgegebener Wert der Kühlleistung, dann wird die Erregerwicklung 31 des Magnetventils 29 b der Steuerventileinheit 29 in den strom­ losen, entregten Zustand gebracht. Folglich wird der Fluid­ kanal 28 von dem Stößel 33 geschlossen, wie dies Fig. 2 zeigt. Die Fluidverbindung zwischen der Auslaßkammer 7 und der Taumelscheibenkammer 13 wird folglich unterbrochen. Der untere Teil 36 a der Ventilkammer 36 des Ventils 29 a steht folglich über die Kanäle 28, 28 b, 35 a, 35 b mit der Taumel­ scheibenkammer 13 in Verbindung. Die obere Federkammer 36 a der Ventilkammer 36 des Ventils 29 a steht außerdem ständig in Verbindung mit der Taumelscheibenkammer 13. Folglich wird das Ventilelement 37 des Ventils 29 a von der Feder 38 in Richtung auf den unteren Teil 36 a der Ventilkammer 36 ge­ drückt und öffnet den Fluidkanal 27, das heißt die Fluidver­ bindung zwischen der Taumelscheibenkammer 13 und der Ansaug­ kammer 6. Der Druckpegel in der Taumelscheibenkammer 13 wird dadurch auf einem Wert gehalten, welcher dem Druck in der Ansaugkammer 6 entspricht. Leckgas, welches aus den Druck­ kammern 15 der Zylinderbohrungen 14 in die Taumelscheiben­ kammer 13 strömt, wird also über den offenen Fluidkanal 27 in die Ansaugkammer 6 abgeleitet. Solange der Druckpegel in der Taumelscheibenkammer 13 im wesentlichen auf der Höhe des Ansaugdruckes in der Saugkammer 6 gehalten wird, können die Kolben 16 in ihren Zylinderbohrungen 14 eine Hin- und Her­ bewegung ausführen, bei der sie sich während der Saughübe in Richtung auf ihren hinteren Totpunkt bewegen. Mit anderen Worten werden die Antriebsplatte 20 und die Taumelscheibe 21 um einen großen Winkel bezüglich einer zur Drehachse der Antriebswelle 17 senkrechten Ebene geschwenkt. Dies ge­ währleistet, daß die Kolben bei jedem Kolbenhub einen gros­ sen Weg zurücklegen, so daß der Kompressor mit maximaler Förderleistung arbeitet. Solange der Kompressor mit großer Förderleistung arbeitet, fährt die Klimaanlage fort, die Fahrgastzelle herunterzukühlen. Dabei wird die erforder­ liche Kühlleistung allmählich geringer, bis sie sich dem vorgegebenen Wert für die Kühlleistung annähert.

Wenn die erforderliche Kühlleistung für die Fahrgastzelle kleiner ist als der vorgegebene Wert für die Kühlleistung, dann wird an das Magnetventil 29 b ein Signal angelegt, welches zur Folge hat, daß der Erregerwicklung 31 ein Er­ regerstrom zugeführt wird. Wenn die Erregerwicklung 31 er­ regt wird, dann wird der Stößel 33 elektromagnetisch in Richtung auf den Kernteil 30 c des Magnetventils 29 b gezogen und öffnet den Fluidkanal 28, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die Taumelscheibenkammer 13 steht nunmehr über die Ka­ näle 28, 28 a und 28 b in Fluidverbindung mit der Auslaßkammer 7. Das unter hohem Druck stehende Fluid bzw. Gas oder gas­ förmige Kältemittel strömt somit von der Auslaßkammer 7 in die Taumelscheibenkammer 13, wodurch ein schneller Druckan­ stieg in der Taumelscheibenkammer 13 bewirkt wird. Außerdem wird das unter hohem Druck stehende Gas von der Auslaßkammer auch im unteren Teil 36 a der Ventilkammer 36 des Ventils 29 a wirksam, und zwar über die Öffnung 28 a und die Fluidkanäle 35 a und 35 b. Das Einwirken des hohen Druckes in der Auslaßkam­ mer auf das untere Ende des spulenförmigen Ventilelements 37 des Ventils 29 a hebt das Ventilelement 37 unter Überwindung der Federkraft der Feder 38 und des Druckes in der oberen Federkammer 36 b der Ventilkammer 36 an. Folglich wird der Fluidkanal 27 von dem Ventilelement 37 geschlossen. Dies be­ deutet, daß die Kanäle 27 a und 27 b durch das Ventilelement 37 getrennt werden. Daher wird die Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer 13 und der Ansaugkammer 6 unter­ brochen. Dabei versteht es sich, daß das Schließen des Fluid­ kanals 27 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Öffnen des Fluidkanals 28 erfolgt, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das Ventil 29 a in Abhängigkeit von der Betätigung des Mag­ netventils 29 b arbeitet. Wenn der Fluidkanal 27 unterbrochen ist, dann kann aus der Taumelscheibenkammer 13 kein Leck­ gas mehr in die Ansaugkammer 6 strömen. Folglich steigt der Druckpegel in der Taumelscheibenkammer 13 wegen der Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Gas aus der Auslaßkammer 7 schnell an. Wenn nun die Kolben 16 ihre Saughübe ausführen, dann wirkt auf die von der Druckfläche abgewandte hintere Stirnfläche derselben ein hoher Druck ein, welcher mit Sicherheit größer ist als der Ansaugdruck des Kältemittels. Hierdurch wird aber verhindert, daß die Kolben 16 beim Saug­ hub ihre hinterste Endstellung erreichen. Der Schwenk- bzw. Anstellwinkel von Antriebsplatte 20 und Taumelscheibe 27 wird daher auf einen kleineren Wert verringert. Hierdurch wird der Hub der Kolben 16 verringert, was wiederum zu einer Ver­ ringerung der Förderleistung des Kompressors führt.

Wenn der Kühlleistungsbedarf in der Fahrgastzelle bis auf den vorgegebenen Kühlleistungsbedarf zunimmt, während der Kompres­ sor mit kleiner Förderleistung arbeitet, wird an das Magnet­ ventil 29 b der Steuerventileinheit 29 ein Signal angelegt, welches zur Folge hat, daß die Erregerwicklung 31 entregt wird. Der Stößel 33 wird daher auf das Sitzelement 40 zurück­ bewegt und schließt den Fluidkanal 28. Hierdurch wird die Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer 13 und der Auslaßkammer 7 unterbrochen. Sobald der Fluidkanal 28 ge­ schlossen ist, endet die Zufuhr von unter hohem Druck stehen­ dem Gas aus der Auslaßkammer 7 in die Taumelscheibenkammer 13 und zum unteren Teil 36 a der Ventilkammer 36 des Ventils 29 a. Das Ventilelement 37 des Ventils 29 a wird daher von der Fe­ der 38 sofort nach unten gegen den unteren Teil 36 a der Ven­ tilkammer 36 gedrückt. wodurch der Fluidkanal 27 geöffnet wird. Der Druckpegel in der Taumelscheibenkammer 13 nimmt daher wieder ab, bis er im wesentlichen gleich dem Ansaug­ druck ist. Folglich arbeitet der Kompressor wieder mit großer Förderleistung.

Aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels der Erfindung wird deutlich, daß wegen der Verwendung einer Ventilsteuereinheit mit einem Magnet­ ventil in Form eines Stößelventils und mit einem damit zu­ sammenwirkenden weiteren Ventil mit einem federbelasteten, spulenförmigen Ventilkörper der Druckpegel in der Taumelschei­ benkammer eines mit variabler Förderleistung arbeitenden Tau­ melscheibenkompressors in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung schnell, aber gleichmäßig erhöht oder erniedrigt werden kann. Die Förderleistung des Kompressors kann damit schnell und gleichmäßig in Abhängigkeit von Änderungen der erforderlichen Kühlleistung geändert werden.

Claims (6)

1. Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung für eine Klimaanlage mit einem Gehäuseelement, in dem eine Ansaugkammer für ein zu komprimierendes Kältemittel vorgesehen ist, sowie eine Auslaßkammer für das kompri­ mierte Kältemittel, mit einem Zylinderblock mit mehreren Zylinderbohrungen, in denen jeweils ein Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, um das Kältemittel aus der Ansaugkammer anzusaugen und nach der Kompression in die Auslaßkammer abzugeben, mit einem geschlossenen Taumel­ scheibengehäuse mit einer Kammer zur Aufnahme einer An­ triebsplatten/Taumelscheiben-Anordnung zum Antreiben der Kolben und mit Steuereinrichtungen zum Steuern des An­ stellwinkels der Taumelscheibe und damit zum Steuern der Förderleistung des Kompressors in Abhängigkeit vom Kühl­ leistungsbedarf der Klimaanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ einrichtungen (29) folgende Elemente umfassen:
erste Kanaleinrichtungen (28, 28 a, 28 b) zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer (13) des Taumelscheibengehäuses (2) und der Auslaßkammer (7) in dem Gehäuseelement (3);
Magnetventileinrichtungen (29 b), die in die ersten Ka­ naleinrichtungen (28, 28 a, 28 b) eingefügt sind, um die Verbindung zwischen der Taumelscheibenkammer (13) und der Auslaßkammer (7) in Abhängigkeit von der erforder­ lichen Kühlleistung zu steuern, und die ein Wicklungs­ element (31), welches in Abhängigkeit von einem Signal erregbar und entregbar ist, welches eine Änderung der erforderlichen Kühlleistung anzeigt, sowie ein beweg­ liches, stößelförmiges Ventilelement (33), welches in Abhängigkeit von der Erregung des Wicklungselementes (31) zwischen einer ersten Position zum Öffnen der ersten Ka­ naleinrichtungen (28, 28 a, 28 b) und einer zweiten Posi­ tion zum Schließen der ersten Kanaleinrichtungen (28, 28 a, 28 b) beweglich ist, umfassen:
zweite Kanaleinrichtungen (27, 27 a, 27 b) zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der Taumelscheibenkammer (13) des Taumelscheibengehäuses (2) und der Ansaugkammer (6) des Gehäuseelements (3) und zugeordnete zweite Ventileinrichtungen (29 a) mit einem federbelasteten, spu­ lenförmigen Ventilelement (37), die in die zweiten Kanal­ einrichtungen (27, 27 a, 27 b) eingefügt sind, um die Fluid­ verbindung zwischen der Taumelscheibenkammer (13) und der Ansaugkammer (6) zu steuern, wobei das Ventilelement (37) einen Teil der zweiten Kanaleinrichtungen (27, 27 a, 27 b) bildet und in einer Ventilkammer (36) gleitverschieblich zwischen einer ersten Position, in der es die zweiten Kanaleinrichtungen (27, 27 a, 27 b) öffnet, und einer zwei­ ten position beweglich ist, in der es die zweiten Kanal­ einrichtungen (27, 27 a, 27 b) schließt, und wobei in dem einen Endbereich (36 b) der Ventilkammer (36) ein erstes Federelement (38) angeordnet ist, durch welches für das Ventilelement (37) eine Vorspannung in Richtung auf des­ sen erste position erzeugbar ist; und Koppelungseinrichtungen (32, 32 a, 35 a, 35 b, 36 a) zum Ver­ knüpfen der Bewegung des spulenförmigen Ventilelements (37) der zweiten Ventileinrichtungen (29 a) mit den Bewe­ gungen des stößelförmigen Ventilelements (33) der Magnet­ ventileinrichtungen (29 b).

2. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetventileinrichtungen (29 b) ein fest angeordnetes elektromagnetisches Kernelement (30 c) umfassen und daß das stößelförmige Ventilelement (33) durch elektromagnetische Anziehung auf das Kernelement (30 c) zu in seine erste position und mittels einer zwischen dem Kernelement (30 c) und dem Ventilelement (33) angeordneten zweiten Feder (34) von dem Kernelement (30 c) weg in seine zweite Position zum Schließen der ersten Kanaleinrichtungen (28, 28 a, 28 b) bewegbar ist.

3. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Koppeleinrichtungen zum Koppeln der Be­ wegungen des spulenförmigen Ventilelements (37) der zwei­ ten Ventileinrichtungen (29 a) mit den Bewegungen des stößelförmigen Ventilelements (33) der Magnetventilein­ richtungen (29 b) dritte Kanaleinrichtungen (32, 32 a, 35 a, 35 b, 36 a) umfassen, die in dem feststehenden Kernelement (30 c) und dem stößelförmigen Ventilelement (33) der Mag­ netventileinrichtungen (29 b) vorgesehen sind und mit deren Hilfe das spulenförmige Ventilelement (37) mit dem Kälte­ mitteldruck in der Auslaßkammer (7) derart beaufschlagbar ist, daß es entgegen der Federkraft des ersten Federele­ ments (38) der zweiten Ventileinrichtungen (29 a) in seine zweite Position bewegbar ist, um die zweiten Kanalein­ richtungen (27, 27 a, 27 b) zu schließen.

4. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das feststehende elektromagnetische Kernelement (30 c) der Magnetventileinrichtungen (29 b) einstückig an das Ventilgehäuse (30 a) der zweiten Ven­ tileinrichtungen (29 a) angeformt ist, so daß die Mag­ netventileinrichtungen (29 b) und die zweiten Ventil­ einrichtungen (29 a) zu einer einzigen Ventileinheit (29) zusammengefaßt sind.

5. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die aus den Magnetventileinrichtungen (29 b) und den zweiten Ventileinrichtungen (29 a) gebilde­ te Ventileinheit (29) in dem Gehäuseelement (3) montiert ist.

6. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilelement (37) der zweiten Ventil­ einrichtungen (29 a) in seinem mittleren Teil eine Ring­ nut aufweist, um die zweiten Kanaleinrichtungen (27, 27 a, 27 b) freizugeben, wenn es sich in seiner ersten Position befindet.