DE4422649C2

DE4422649C2 - Verdrängungsvariabler Kolbenkompressor

Info

Publication number: DE4422649C2
Application number: DE4422649A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kawaguchi; Shigeki Kanzaki; Ken Suitou; Toshiro Fujii; Tomohiko Yokono; Masanori Sonobe
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2014-06-29
Also published as: US5624240A; DE4422649A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere auf einen Taumelscheibenverdichter, der den Neigungswinkel einer Taumelscheibe, die schwenkbar auf einer Drehwelle gelagert ist, durch Verwendung der Druckdifferenz zwischen einer Kurbelkammer und einer Saugkammer regelt und der die Drehbewegung der Taumelscheibe in eine lineare Hin- und Herbewegung eines jeden Kolbens umwandelt.

Für gewöhnlich werdend Kompressoreinheiten für Automobile, Lastkraftwagen und dergleichen dazu verwendet, um komprimiertes Kühlgas der kraftfahrzeugeigenen Klimaanlage zuzuführen. Um die Lufttemperatur innerhalb des Fahrzeugs auf einem für die Fahrzeugpassagiere komfortablen Niveau zu halten, ist es wichtig, einen Kompressor zu verwenden, dessen Förderleistung an Kühlgas kontrollier- oder regelbar ist. Ein bekannter Taumel scheibenverdichter regelt dabei den Neigungswinkel einer Taumelscheibe, welche schwenkbar auf einer Drehwelle gelagert ist, anhand der Differenz zwischen dem Druck in einer Kurbelkammer und der Saugkammer und wandelt die Drehbewegung der Taumelscheibe in eine lineare Hin- und Herbewegung eines jeden Kolben um.

In dem herkömmlichen Taumelscheibenverdichter ist eine elektromagnetische Kupplung zwischen einer externen Antriebsquelle, wie zum Beispiel dem Kraftfahrzeugmotor, und der Drehwelle des Kompressors angeordnet. Die Kraftübertragung von der Antriebsquelle auf die Drehwelle wird durch die Ein- und Ausrückaktion dieser Kupplung gesteuert. Wenn die Kraftübertragung von der Antriebsquelle auf die Drehwelle unterbrochen ist, ist die kompressorseitige Verdrängung an Kühlgas auf Null gesetzt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die elektromagnetische Kupplung aktiviert oder deaktiviert wird, erzeugt der Kupplungsvorgang einen Stoß, welcher für gewöhnlich nicht nur für den Taumelscheibenverdichter, sondern auch für den gesamten Fahrkomfort schädlich ist, welcher von den Fahrzeugpassagieren erfahren wird.

Zur Lösung dieser vorstehend genannten Nachteile offenbart die JP 3/143725 A einen Taumelscheibenverdichter, der dafür konstruiert ist, die Fördermenge ohne die Verwendung einer elektromagnetischen Kupplung auf null zu setzen. Dieser Taumelscheibenverdichter benutzt eine Druckerhöhung in der Kurbelkammer, in der die Taumelscheibe untergebracht ist, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe auf 0° zu setzen. Eine schnelle Erhöhung des Kurbelkammerdrucks führt entsprechend dieser Konstruktion zu einer rapiden und vollständigen Reduktion der Förderleistung. Dies wiederum senkt die Belastung vom Taumelscheibenverdichter auf die Antriebsquelle. Für die damit ausgerüsteten Fahrzeuge jedoch wäre es von Vorteil, die gesamte Motorleistung für den Antrieb des Fahrzeugs zu verwenden, insbesondere in Zeiträumen, in denen das Fahrzeug beschleunigt oder bergauf gefahren wird. In derartigen Fällen müßte daher die Leistung, welche dem Kompressor zugefügt wird, zeitweilig unterbrochen werden, um die durch zusätzliche Maschinen, wie beispielsweise dem Taumelscheibenverdichter, verursachte Motorbelastung zu verringern.

Um die Förderleistung des herkömmlichen Kompressors wieder herzustellen, wird ein hydraulischer Antrieb verwendet, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe zu erhöhen. Die Verdrängungssteuerung wird durch zwei Schalter ausgeführt. Ein erster elektromagnetischer Schalter, welcher in einem Gaskanal angeordnet ist, der die Auslaß- und Kurbelkammer des herkömmlichen Taumelscheibenverdichters verbindet, öffnet den Gaskanal, um die Förderleistung auf null zu setzen. Ein zweiter elektromagnetischer Schalter, welcher in einem Ölkanal angeordnet ist, der eine Ölwanne am Boden der Kurbelkammer mit dem Hydraulikantrieb verbindet, öffnet den Ölkanal, um die Förderleistung wieder herzustellen.

Der Einbau von zwei elektromagnetischen Schaltern in den Taumelscheibenverdichter erhöht jedoch unvermeidbar die Abmessung und das Gewicht. Dies stellt einen beträchtlichen Nachteil dar. Wenn überdies gemäß der herkömmlichen Konstruktion die Förderleistung auf Null gehalten wird, neigt das Kühlgas innerhalb der Kurbelkammer dazu, in den Saugdruckbereich zu entweichen und den Druck des Kühlgases innerhalb des Taumelscheibenverdichters zu vergleichmäßigen. Die Folge hiervon ist, daß die Neigung der Taumelscheibe unvorhersehbaren und unkontrollierbaren Änderungen unterworfen ist, wodurch eine exakte Regelung der Förderleistung des Taumelscheibenverdichters schwierig wird.

Ein gattungsgemäßer Taumelscheibenverdichter ist aus der US 48 67 648 bekannt. Bei diesem Taumelscheibenverdichter mit variabler Förderleistung durch Neigungsverstellung der Taumelscheibe ist es möglich, beim Öffnen einer Ventileinrichtung, über die komprimiertes Gas von einer Auslaßkammer in eine Kurbelkammer geleitet wird, die Taumelscheibe an ihrem Minimalneigungswinkel zu halten, so daß keine Kupplung zwischen der Antriebsquelle und dem Taumelscheibenverdichter notwendig ist. Diese Funktion wird durch eine elektromagnetische Vorrichtung erfüllt, die die Taumelscheibe in Richtung auf ihren Minimalneigungswinkel vorspannt. Zusätzlich ist eine Feder vorhanden, die die Taumelscheibe von ihrem Minimalneigungswinkel weg vorspannt. Ein Ausfall der elektromagnetischen Vorrichtung oder eine Druckschwankung im Verdichter, die die Kraft der elektromagnetischen Vorrichtung übersteigt, hat ein Auslenken der Taumelscheibe von ihrem Minimalneigungswinkel zur Folge.

Ein weiterer Taumelscheibenverdichter, der aus der JP 5-231 312 A bekannt ist, verwendet wie die US 48 67 648 ebenfalls ein elektromagnetisches Solenoid im Zusammenhang mit einer vorspannenden Feder.

Andere Taumelscheibenverdichter, die aus der DE 35 00 298 C2 sowie der DE 34 16 637 C2 bekannt sind, verwenden Federelemente, die jedoch so angeordnet sind, daß die Taumelscheibe aufgrund der Vorspannkraft der Feder in ihre Minimalneigungslage gedrückt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Taumelscheibenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß die Taumelscheibe möglichst kostengünstig und wenig fehleranfällig an ihrem Minimalneigungswinkel zu halten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Erfindungsgemäß ist an das Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung ein Schaltbauteil gekoppelt, das die Lage eines Betätigungsbauteils verändert, so daß bei offener Ventileinrichtung, d. h. wenn Gas von der Auslaßkammer in die Kurbelkammer strömt, die Lage der Taumelscheibe festgehalten bzw. blockiert wird. Ein zusätzliches anzusteuerndes Bauteil ist somit nicht notwendig. Die Kosten des Taumelscheibenverdichters sinken und aufgrund der geringeren Anzahl anzusteuernder Elemente sinkt die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion.

Erfindungsgemäß ist eine exakte Regelung der Förderleistung möglich, ohne daß eine Kupplung notwendig ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine seitliche Querschnittsansicht des gesamten Taumelscheibenkompressors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht zweier Ventile aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 gemäß Fig. 1,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 gemäß Fig. 1,

Fig. 7 eine seitliche Querschnittsansicht des Taumelscheibenverdichters gemäß Fig. 1 mit einer Förderleistung von Null,

Fig. 8 eine teilweise vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines geschlossenen Kugelventils gemäß Fig. 1,

Fig. 9 eine teilweise vergrößerte seitliche Querschnittsansicht des Kugelventils in Fig. 1, welches leicht von seiner Ventilöffnung abgehoben ist,

Fig. 10 eine teilweise vergrößerte seitliche Querschnittsansicht des Kugelventils in Fig. 1, in einem maximal von der Ventilöffnung abgehobenem Zugang,

Fig. 11 eine seitliche Querschnittsansicht des gesamten Taumelscheibenverdichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung und

Fig. 12 eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 8 ein Taumelscheibenverdichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einem Klimaanlagensystem beschrieben. Gemäß Fig. 1 ist ein vorderes Gehäuse 2 des Taumelscheibenverdichters an dem vorderen Ende eines Zylinderblocks 1 befestigt, welcher ebenfalls als ein Gehäuseteil dient. Ein hinteres Gehäuse 3 ist am hinteren Ende des Zylinderblocks über eine Ventilplatte 4, Ventil ausbildende Platten 5A und 5B sowie eine Halterung ausbildende Platte 6 fixiert.

Eine Drehwelle 7 ist drehbar in dem vorderen Gehäuse 2 über ein Radiallager 8 gelagert. Das vordere Ende der Drehwelle 7 steht aus einer Kurbelkammer 2a im vorderen Gehäuse 2 hervor und ist mit einer Riemenscheibe 9 verbunden. Die Riemenscheibe 9 ist antriebsmäßig mit dem Motor eines Kraftfahrzeugs über einen Keilriemen 10 verbunden. Eine Lippendichtung, welche zwischen dem vorderen Ende der Drehwelle 7 und dem vorderen Gehäuse 2 angeordnet ist, verhindert, daß Gas aus der Kurbelkammer 2a ausleckt.

Ein Rotationslager 18 ist auf der Drehwelle 7 befestigt, wobei ein Zylinder 12 über den inneren Endabschnitt der Drehwelle 7 preßgepaßt ist. Der Zylinder 12 ist drehbar in dem Zylinderblock 1 über ein Radiallager 13 gelagert, das in einer Aufnahmebohrung 1a₁ in dem Zylinderblock 1 vorgesehen ist und zusammen mit der Drehwelle 7 rotiert.

Eine Hülse oder Muffe 14 mit einer kugelförmigen Lagerfläche ist gleitfähig auf dem Zylinder 12 gelagert, wobei eine Taumelscheibe 15 auf der Hülse 14 derart gelagert ist, daß sie vorwärts und rückwärts in axialer Richtung des Zylinders 12 verschwenkt werden kann. Zwischen der inneren Wand der Aufnahme- oder Halterungsbohrung 1a₁ des Zylinderblocks 1 und dem Zylinder 12 liegt ein Dichtungsring 38, der das Radiallager 13 von der Kurbelkammer 2a abtrennt. Eine Klammer 39 verhindert, daß der Dichtungsring 38 in die Kurbelkammer 2a verschoben wird.

Eine Feder 40 ist zwischen der Klammer 39 und der Hülse 14 angeordnet, welche die Hülse 14 in Richtung zum Rotationslager 18 vorspannt. Wenn die Taumelscheibe 15 schwenkt und an einem Vorsprung 18b des Rotationslagers 18 anstößt, erreicht der Neigungswinkel ein Maximum gemäß Fig. 1. Wenn die Feder 40 vollständig zusammengedrückt ist, erreicht der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 ein Minimum (Beispielsweise 0°), wobei die Taumelscheibe 15 sich in einer neutralen Stellung anordnet.

Gemäß der Fig. 1 und 3 sind Verbindungsglieder 16A und 16B an der Taumelscheibe 15 befestigt. Ein Paar Führungsstifte 17A und 17B ist an den Verbindungsgliedern 16A und 16B jeweils befestigt, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Ein Stützarm 18a steht vom Rotationslager 18 aus hervor, wobei ein Stützzylinder 19, der sich senkrecht zur Drehwelle 7 erstreckt, drehbar in den Stützarm 18a eingesetzt ist. Die Führungsstifte 17A und 17B sind in die jeweiligen Endabschnitte des Stützzylinders 19 eingesetzt. Das Ineinandergreifen des Stützzylinders 19 am Stützarm 18a und der Führungsstifte 17A und 17B erlaubt der Taumelscheibe 15, sich vorwärts und rückwärts in Axialrichtung der Drehwelle 7 und dem Zylinder 12 um die Hülse 14 zu verschwenken. Das gleiche Ineinandergreifen erlaubt der Drehwelle 7 und dem Zylinder 12, miteinander zu rotieren.

Eine Anzahl von Zylinderbohrungen 1b sind durch den Zylinderblock 1 ausgebildet, so daß sie mit der Kurbelkammer 2a verbunden sind. Ein Einzelkopfkolben 20 ist in jeder Zylinderbohrung 1b aufgenommen, wobei ein Paar Schuh 21 gleitfähig in einem Hals 20a dieses Kolbens 20 eingepaßt sind. Der periphere Kantenabschnitt der Taumelscheibe 15 ist zwischen den Schuhen 21 eingesetzt, so daß die Endflächen beider Schuhe 21 mit beiden Flächen der Taumelscheibe 15 in Kontakt sind. Dementsprechend wird die Rotationsbewegung der Taumelscheibe 15 in die Hin- und Herbewegung des Einzelkopfkolbens 20 über die Schuhe 21 umgewandelt, wodurch der Kolben 20 in der zugehörigen Zylinderbohrung 1b vorwärts und rückwärts verschoben wird.

Gemäß der Fig. 1 und 5 ist eine Saugkammer 3a und eine Auslaßkammer 3b im hinteren Gehäuse 3 ausgebildet. Ein Sauganschluß 4a und ein Auslaßanschluß 4b sind auf der Ventilplatte 4 ausgeformt. Ein Saugventil 5a ist auf der ventilausbildenden Platte 5A ausgeformt, wobei ein Saugventil 5b auf der ventilbildenden Platte 5B ausgebildet ist. Die Rückstellbewegung des Einzelkopfkolbens 20 erlaubt dem Kühlgas innerhalb der Saugkammer 3a, das Saugventil 5a aufzudrücken und in die Zylinderbohrung 1b durch den Sauganschluß 4a einzuströmen. Wenn der Einzelkopfkolben 20 sich vorwärts bewegt, drückt das Kühlgas, welches sich bereits in der Zylinderbohrung 1b befindet, das Auslaßventil 5b auf und wird über den Auslaßanschluß 4b in die Auslaßkammer 3b ausgelassen. Das Auslaßventil 5b stößt an einer Halterung 6a an der halterungsformenden Platte 6 an, so daß der Winkel des Ventils 5b durch dieses Widerlager beschränkt wird.

Gemäß der Fig. 1 und 6 ist ein Auslaßflansch 22 am Kopf der Zylinderbohrung 1 ausgebildet, wobei ein Auslaßanschluß 1c im Auslaßflansch 22 vorgesehen ist. Im Auslaßflansch 22 ist ein Ölreservoir 22a ausgebildet, welches mit dem Auslaßanschluß 1c verbunden ist. Das Ölreservoir 22a hat einen kreisförmigen Querschnitt. Das Ölreservoir 22a ist über eine Auslaßleitung 23 mit der Auslaßkammer 3b verbunden, wodurch dem Kühlgas in der Auslaßkammer 3b ermöglicht wird, in das Ölreservoir 22a abgelassen zu werden. Die Auslaßleitung 23 wird in Richtung einer Stellung geöffnet, die exzentrisch zu der Achse des Ölreservoirs 22a liegt. Dies ermöglicht es dem Kühlgas in der Zeit, in der das Kühlgas ausgelassen wird, sich entlang der Wand des Ölreservoirs 22a zu zerstäuben. Zur gleichen Zeit wird ein im Kühlgas mitgeführter Ölnebel vom Gas getrennt und im Ölreservoir 22a gespeichert. Das in das Ölreservoir 22a ausgelassene Kühlgas fließt durch den Auslaßanschluß 1c in einen externen Kühlkreislauf. Der Boden des Ölreservoirs 22a ist über eine Ölleitung 24 an eine Schmierleitung 11a der Lippendichtung 11 angeschlossen. In der Mitte der Ölleitung 24 ist eine Beschränkung 24a vorgesehen. Die Schmierleitung 11a ist über einen Hohlraum zwischen dem Radiallager 8 und der Drehwelle 7 mit der Kurbelkammer 2a verbunden.

Der Hub des Einzelkopfkolbens 20 wechselt im Einklang mit der Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 2a, welcher auf den Kolben 20 einwirkt, und dem Ansaugdruck in der Zylinderbohrung 1b. Der Differenzdruck wirkt über den Kolben 20 auf die Taumelscheibe 15, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 zu verstellen, wodurch folglich die Förderleistung verändert wird. Der Druck in der Kurbelkammer 2a wird durch ein Regelventil 25 geregelt, welches am Boden des hinteren Gehäuses 3 angebracht ist.

Gemäß der Fig. 2 ist ein Ventilgehäuse 26 des Regelventils 25 mit einem ersten Anschluß 26a, einem zweiten Anschluß 26b und einem Steueranschluß 26c versehen. Der erste Anschluß 26a ist zur Auslaßkammer 3b hin geöffnet, wobei der zweite Anschluß 26b über eine Leitung 27 mit der Ansaugkammer 3a verbunden ist. Der Steueranschluß 26c ist über eine Steuerleitung 28 mit der Kurbelkammer 2a verbunden. Das Regelventil 25 hat einen kugelförmigen Ventilkörper 29, der die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß 26a und dem Steueranschluß 26c öffnet oder schließt.

Zwischen der inneren Wand des Ventilgehäuses 26 und dem Ventilkörper 29 ist eine Rückhohlfeder 30 zwischengeordnet, die normalerweise den Ventilkörper 29 bewegt, um eine Ventilbohrung 26d zu schließen. Wenn die Ventilbohrung 26d geschlossen ist, ist die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß 26a und dem Steueranschluß 26c blockiert.

Ein Diaphragma 31 ist in der Nachbarschaft der äußeren Endwandung des Ventilgehäuses 26 angeordnet. Eine Druckstange 32 ist gleitfähig in dem Ventilgehäuse 26 angeordnet. Diese Druckstange 32 blockiert normalerweise die Verbindung zwischen dem zweiten Anschluß 26b und dem Steueranschluß 26c im Gehäuse 26. Ein Ende der Druckstange 32 ist mit dem Diaphragma 31 fest verbunden. Eine Druckfeder 33 ist zwischen der äußeren Endwandung des Ventilgehäuses 26 und dem Diaphragma 31 angeordnet und wirkt über das Diaphragma 31 dem Saugdruck entgegen. Die Druckfeder 33 spannt die Druckstange 32 entgegen dem Ventilkörper 29 in eine konstante Widerlagerstellung vor. Das Regelventil 25 regelt daher das Öffnen der Ventilbohrung 26d in Übereinstimmung mit einer Änderung des die Kühllast anzeigenden Saugdrucks. Der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a wird demnach automatisch eingestellt, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 zu steuern. Gemäß der Fig. 1 und 8 sind ein erstes und ein zweites Schaltelement 34A und 34B und in dem Zylinder 12 gleitfähig untergebracht, wobei eine Kugel 35 zwischen den Schaltelementen 34A und 34B angeordnet ist. Die Drehwelle 7 hat einen kleindurchmessrigen inneren Endabschnitt 7a der in den Zylinder 12 eingepaßt ist. Eine Entlüftungsleitung 7b ist derart ausgebildet, daß sie sich von der äußeren Fläche der Drehwelle 7 zu einer Endfläche 7a₁ des kleindurchmessrigen inneren Endabschnitts 7a hin erstreckt. Ein kleindurchmessriger Abschnitt 34a an dem vorderen Ende des Schaltelements 34A ist in die Entlüftungsleitung 7b derart eingesetzt, daß es dem Schaltelement 34A ermöglicht wird, sich zusammen mit der Drehwelle 7 zu rotieren.

Eine Feder 36 ist zwischen einem Absatz 34b des Schaltelements 34A und einem Absatz 7b₁ der Entlüftungsleitung 7b angeordnet und spannt beide Schaltemente 34A und 34B in Richtung zum hinteren Gehäuse 3 vor.

Gemäß der Fig. 4 und 8 ist eine ringförmige Nut 34c in dem großdurchinessrigen Abschnitt des Schaltelements 34A ausgebildet. Eine Anzahl von Bohrungen 12a (gemäß diesem Ausführungsbeispiel 3) ist in dem Zylinder 12 in Kreisumfangsrichtung in vorgegebenen Intervallen ausgebildet. Jede Bohrung 12a hat eine spitz zulaufende Form, wobei der engere Abschnitt der Bohrung sich von der inneren Fläche aus zur äußeren Fläche des Zylinders 12 erstreckt. Eine Kugel 37 ist in jeder Bohrung 12a eingesetzt. Der Durchmesser D der Kugel 37 ist größer als die Dicke T des Zylinders 12 jedoch kleiner als die Summe (T+H) der Dicke T des Zylinders 12 und der Tiefe H der Nut 34c. Der minimalste innere Durchmesser der Bohrung 12a an der äußeren Fläche des Zylinders 12 ist kleiner als der Durchmesser D der Kugel 37. Aus diesem Grund kann ein Teil (D-T) der Kugel 37 von bzw. aus der Bohrung 12a vorstehen. Wie in den Fig. 7 und 9 gezeigt wird, steht jede Kugel 37 von der zugehörigen Bohrung 12a hervor, um mit der vorderen Endfläche 14a der Hülse 14 in Eingriff zu kommen, wobei dieser Eingriff die Bewegung der Hülse 14 beschränkt. Mit dieser Anordnung wird die Taumelscheibe 15 in einer Neutralstellung gehalten, in der der Neigungswinkel 0° ist. Wenn jede Kugel 37 in die Bohrung 12a eingesetzt ist, wird der Hülse 14 ermöglicht, sich am Zylinder 12 zu bewegen.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, erstreckt sich eine Halte- bzw. Aufnahmebohrung 1a₂ hin zum hinteren Gehäuse 3 im Zylinderblock 1 und hält einen Teil des Zylinders 12. Ein Ventilgehäuse 41 ist ebenfalls in der Haltebohrung 1a₂ befestigt, während ein Ventilsitz 42 und ein Kugelventil 43 in dem Ventilgehäuse 41 untergebracht sind. Eine Feder 45 ist zwischen einem Federsitz 44, der am Ventilgehäuse 41 befestigt ist, und dem Ventilsitz 42 angeordnet. Das Kugelventil 43 schließt normalerweise eine Ventilbohrung 41a im Ventilgehäuse 41 infolge der Kraft der Feder 45.

Ein kleindurchmessriger hinterer Endabschnitt 34d des Schaltelements 34B stößt an der Rückseite des Ventilsitzes 42 infolge der Kraft der Feder 36 an. Die Haltebohrung 1a₂ ist mit der Kurbelkammer 2a über eine Druckleitung 46 verbunden, die im Zylinderblock 1 ausgebildet ist.

Ein Auslaßdruckbereich 3b₁, der in dem Mittenabschnitt des hinteren Gehäuses 3 ausgebildet ist, ist mit der Auslaßkammer 3b verbunden. Ein Abschnitt des Ventilgehäuses 41 steht in den Auslaßdruckbereich 3b₁ durch die Haltebohrung 1a₂ vor, wie in Fig. 5 gezeigt wird. Die Ventilbohrung 41a in dem Ventilgehäuse 41 ist mit dem Auslaßdruckbereich 3b über eine Druckleitung 41b verbunden. Das Kugelventil 43, das Ventilgehäuse 41 und der Ventilsitz 42 bilden daher ein Ventil, das die Leitungen 41b und 46 öffnet oder schließt.

In dem Mittenabschnitt des hinteren Gehäuses 3 ist ein elektromagnetisches Ventil 47 für die zwangsweise, bzw. erzwungene Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 15 angeordnet. Ein Ventilgehäuse 47d nimmt eine Spule 47a, einen fest fixierten Eisenkern 47b, einen bewegbaren Kern 47c aus Eisen und eine Feder 48 auf. Wenn das elektromagnetische Ventil 47 mittels eines durch die Spule 47a fließenden Stroms erregt wird, wird der bewegbare Kern 47c von dem fest fixierten Kern 47b entgegen der Kraft der Feder 48 angezogen. Der Bewegungsbereich L1 des bewegbaren Kerns 47c wird durch die Position bestimmt, in der der bewegbare Kern 47c an dem fest fixierten Kern 47b anstößt, und der Position, in der der bewegbare Kern 47c an der inneren Wand des Gehäuses 47d anstößt.

Eine Druckstange 49, die am bewegbaren Kern 47c befestigt ist, durchdringt gleitfähig das Ventilgehäuse 47 und ist an ihrem vorderen Ende über die Ventilbohrung 41a in Anlage mit dem Kugelventil 43. Aus diesem Grund überträgt die Druckstange 49 die Bewegung des bewegbaren Kerns 47c auf das Kugelventil 43, so daß das Kugelventil 43 innerhalb des Bewegungsbereichs des bewegbaren Kerns 47c bewegbar ist, um von der Ventilbohrung 41a beabstandet zu werden.

Die Schaltelemente 34A und 34B, die Kugel 35, der Ventilsitz 42, das Kugelventil 43 und die Druckstange 49 sind hinsichtlich der Bewegung in Axialrichtung der Drehwelle 7 durch die Kräfte der Feder 36 miteinander verkuppelt. Wenn das elektromagnetische Ventil 47 bei dieser Konstellation erregt wird, werden die vorstehend genannten einzelnen Bauteile durch die Kräfte der Federn 36 und 48 zum hinteren Gehäuse 3 hin bewegt. Als ein Ergebnis hiervon wird der Absatz 34b des Schaltelements 34A von der Endfläche 7a₁ der Drehwelle 7 beabstandet, wodurch sich die Nut 34c in einer Linie über den Bohrungen 12a fluchtend anordnet.

Wenn das elektromagnetische Ventil 47 entregt wird, bewegt sich das Schaltelement 34A durch die Kraft der Feder 48 hin zur Drehwelle 7. Folglich stößt der Absatz 34b an die Endfläche 7a₁, wodurch die Nut 34c von der durch die Bohrungen 12a gebildeten Linie entfernt wird.

Eine linienähnliche Entlüftungsleitung 34e, die sich in Axialrichtung des Schaltelements 34A erstreckt, ist in der äußeren Fläche des Schaltelements 34A ausgebildet. Die Entlüftungsleitung 34e erstreckt sich vom Absatz 34b aus und ist mit einem Hohlraum 50 zwischen den Schaltelementen 34A und 34B verbunden. Wenn der Absatz 34b an der Endfläche 7a₁ anstößt, wird die Entlüftungsleitung 34e von der Entlüftungsleitung 7b getrennt. In ähnlicher Weise sind eine linienähnliche Entlüftungsleitung 34f, die sich in Axialrichtung des Schaltelements 34B erstreckt, zusammen mit einer ringförmigen Entlüftungsleitung 34g die sich in Umfangsrichtung des Schaltelements erstreckt, an der äußeren Fläche des Schaltelements 34B ausgebildet. Die Entlüftungsleitung 34f verbindet den Hohlraum 50 mit der Entlüftungsleitung 34g. Die Haltebohrung 1a₁ und eine Entlüftungsleitung 51 verknüpfen die Entlüftungsleitung 34g mit der Ansaugkammer 3a.

Ein Sensor 52 ist im vorderen Gehäuse 2 gemäß Fig. 1 vorgesehen. Dieser Sensor 52 erfaßt sie Rotation des Rotationslagers 18 und sendet ein vorbestimmtes Erfassungssignal an einen Computer C. Wird ein das Stoppen des Rotationslagers 18 anzeigendes Signal des Rotationssensors 52 aufgenommen, gibt der Computer C die Weisung, das elektromagnetische Ventil 47 zu entregen.

Der Einlaßanschluß 1d gemäß Fig. 5 und der Auslaßanschluß 1c gemäß Fig. 1 sind über einen externen Kühlkreislauf 53 miteinander verbunden. Dieser Kreislauf 53 hat einen Kondensator 54, ein Expansionsventil 55 und einen Verdampfer 56. Das Expansionsventil 55 regelt die Menge an in dem Kreislauf 53 erlaubten Kühlgas entsprechend einer Änderung des Gasdrucks am Auslaß des Verdampfers 56.

Der externe Kühlkreislauf 53 ist mit einem Temperatursensor 57 an der Auslaßseite des Verdampfers 56 versehen. Der Temperatursensor 57 erfaßt die Temperatur des Kühlgases im Kreislauf 53 auf der. Auslaßseite des Verdampfers 56 und sendet ein vorbestimmtes Erfassungssignal zum Computer C. Wenn der Computer C ein Signal vom Temperatursensor 57 empfängt, das anzeigt, daß die Temperatur des Kreislaufs 53 gleich wie oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, dann gibt der Computer C eine Weisung zum Entregen des elektromagnetischen Ventils 47 aus.

An dem Computer C sind ein Startschalter 58 und ein Stoppschalter 59 für die Klimaanlage des Fahrzeugs, ein Beschleunigungsschalter 60 für das Fahrzeug und ein Außentemperatursensor 61 angeschlossen. Der Computer C ermöglicht ein Entregen des elektromagnetischen Ventils 47 in Übereinstimmung mit einem AN-Signal vom Startschalter 58 und einem AUS-Signal vom Beschleunigungsschalter 60. Der Computer C ermöglicht ferner das Entregen des elektromagnetischen Ventils 47 in Übereinstimmung mit einem AN-Signal vom Stoppschalter 59 und vom Beschleunigungsschalter 60. Beim Empfang eines Signals vom Außenlufttemperatursensor 61, das anzeigt, daß die Temperatur der Außenluft gleich wie oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, ermöglicht der Computer C das Entregen des elektromagnetischen Ventils 47.

Der Betrieb des Kompressors wird im folgenden näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das elektromagnetische Ventil 47 im erregten Zustand in Übereinstimmung mit einem AN-Signal vom Startschalter 58. Wenn das elektromagnetische Ventil 47 erregt ist, schließt das Kugelventil 43 gemäß der Fig. 8 die Ventilbohrung 41a. Das unter Hochdruck stehende Kühlgas im Auslaßdruckbereich 3b₁ wird daher nicht zur Kurbelkammer 2a gefördert. Der Absatz 34b des Schaltelements 34A wird von der Endfläche 7a₁ der Drehwelle 7 beabstandet, wodurch der Kurbelkammer 2a ermöglicht wird, über die Entlüftungsleitungen 7b, 34e, 34f, 34g und 51 mit der Ansaugkammer 3a zu kommunizieren. Ferner fallen die Kugeln 37 in die Nut 34c einwärts von äußeren Fläche der Hülse 14, wie in der Fig. 8 gezeigt wird. Der Hülse 14 wird es daher ermöglicht, auf dem Zylinder 12 zu gleiten. Unter dieser Konstellation kann der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a durch das Regelventil 25, geregelt werden, wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 entsprechend dem die Kühlbelastung wiedergebunden Saugdruck kontrolliert geändert werden kann.

Im Einzelnen wird das Diaphragma 31 des Regelventils 25 in Übereinstimmung mit einer Veränderung des Drucks des durch den zweiten Anschluß 26b einströmenden Gases versetzt. Der Versatz des Diaphragmas 31 wird über die Druckstange 32 auf den Ventilkörper 29 übertragen. Wenn der Ansaugdruck hoch ist, beispielsweise wenn die Kühlbelastung groß ist, krümmt bzw. wölbt sich das Diaphragma 31, um sich entgegen der Kraft der Feder 33 vom Ventilkörper 29 zu entfernen. Dies verkleinert die Öffnung des Ventilkörpers 29.

Wenn der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a größer ist als der Ansaugdruck, dann fließt das Kühlgas innerhalb der Kurbelkammer 2a in die Saugkammer 3a über die Entlüftungsleitungen 7b, 34e, 34f, 34g und 51. Wenn die Öffnung des Ventilkörpers 29 wie vorstehend erwähnt kleiner wird, verringert sich der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a, wodurch der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 vergrößert wird.

Wenn andererseits der Saugdruck klein ist, beispielsweise wenn die Kühlbelastung gering ist, krümmt sich das Diaphragma 31 durch die Kraft der Feder 33 hin zum Ventilkörper 29, wodurch sich die Öffnung des Ventilkörpers 29 vergrößert. Als ein Ergebnis hiervon wird das Gas innerhalb der Auslaßkammer 3b über die Leitung 28 in die Kurbelkammer 2a geleitet, wobei der Druck in der Kurbelkammer 2a ansteigt. Dies verringert folglich den Neigungswinkel der Taumelscheibe 15. Jeder Kolben 20 wird entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 betätigt. Auf diese Weise kann Kühlgas vom Taumelscheibenverdichter in den externen Kühlkreislauf 53 gefördert werden, während die Förderleistung gesteuert wird.

Im folgenden wird eine Betriebsbeschreibung bezüglich des Einstellens des Neigungswinkels der Taumelscheibe 15 auf Null gegeben.

Wenn das elektromagnetische Ventil 47 ansprechend auf die Weisung des Computers C entregt wird, wird der bewegbare Kern 47c von dem fest fixierten Kern 47b durch die Kraft der Feder 48 beabstandet und stößt an der Endwandung des Ventilgehäuses 47d an. Wenn sich der bewegbare Kern 47c bewegt, bewegen sich das Kugelventil 43, der Ventilsitz 42 und die Schaltelemente 34B und 34A zusammen in Richtung zum Rotationslager 18. Im anfänglichen Stadium der Bewegung des bewegbaren Kerns 47c bleibt die Taumelscheibe 15 nach wie vor geneigt, so daß die Kugeln 37 gemäß der Fig. 4 und 9 im Eingriff mit der inneren Wand der Hülse 14 verbleiben. Aus diesem Grund werden die Kugeln 37 in den Bohrungen 12a gehalten, ohne daß sie vom Zylinder 12 nach außen vorstehen. Dies erlaubt der Hülse 14 auf dem Zylinder 12 zu gleiten.

Mit einer Änderung der Position des gleitfähigen Kerns 47c, bewegt sich das Kugelventils 43 von der Position gemäß der Fig. 8 zuerst in eine Position gemäß der Fig. 9. Dies geschieht, bevor der Absatz 34b an der Endfläche 7a₁ der Drehwelle 7 anschlägt. Die Strecke über die das Schaltelement 34A während dieser Zeit bewegt wird, ist kleiner als die Gesamtstrecke L1, über die der bewegbare Kern 47c bewegt wird. Im speziellen ist die Bewegungsstrecke gleich einer Strecke, welche die Seitenwand 34c₁ der Nut 34c benötigt, um die Kugeln 37 gegen die innere Wand der Bohrung 12a zu drücken. Wenn das Kugelventil 43 sich um diese besondere Strecke bewegt, öffnet das Kugelventils 43 die Ventilbohrung 41a. Folglich fließt das unter Hochdruck stehende Kühlgas im Auslaßdruckbereich 3b₁ in die Kurbelkammer 2a über die Druckleitungen 41b und 46. Wenn der Absatz 34b auf der Endfläche 7a₁ anschlägt, wird die Entlüftungsleitung 34e geschlossen, wodurch die Verbindung der Kurbelkammer 2a mit der Ansaugkammer 3a über die Entlüftungsleitungen 7b, 34e, 34f, 34g und 51 blockiert wird.

Wenn die Strömung an unter Hochdruck stehendem Kühlgas in die Kurbelkammer 2a bei blockierter Verbindung zwischen der Kurbelkammer 2a und der Ansaugkammer 3a aufrechterhalten wird, steigt der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a rapide auf den Auslaßdruck an. Dann wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 gemäß der Fig. 7 auf Null gestellt, wobei die Hülse 14 entgegen der Kraft der Feder 40 in die Position gemäß der Fig. 7 und 10 bewegt wird. Aus diesem Grund wird die Förderleistung Null, was den gleichen belastungsfreien Zustand für den Motor gewährleistet, wie er in dem Falle vorgesehen wird, bei dem die Kupplung in dem herkömmlichen kupplungsausgerüsteten Verdichter deaktiviert ist. Wenn die Belastung durch den Verdichter verschwunden ist, kann die gesamte Motorleistung für den Antrieb des Fahrzeuges genutzt werden.

Wenn die Hülse 14 in die Position gemäß der Fig. 10 bewegt wird, werden die Kugeln 37 von der Hülse 14 getrennt und können durch die Bohrungen 12a hervorstehen. Wenn das Schaltelement 34A durch die Feder 48 in dieser Zeit in Richtung zum Rotationslager 18 vorgespannt bleibt, werden die Kugeln 37 von der Nut 34c getrennt, wobei sie sich auf die großdurchmessrige Fläche des Schaltelements 34A rückverlagern und über die äußere Fläche des Zylinders 12 durch die Bohrungen 12a hervorstehen. Jene Kugeln 37 hemmen die Bewegung der Hülse 14 hin zum Rotationslager 18, wobei die Hülse 14 an einer Stelle gehalten wird, die der Neutralstellung der Taumelscheibe 15 entspricht.

Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe in dem herkömmlichen Verdichter auf 0° gehalten wird und die Förderleistung auf Null verbleibt, vergleichmäßigt sich der Druck im Verdichter. Folglich kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 nicht ausschließlich durch den Druck in der Kurbelkammer 2a auf 0° gehalten werden. Gemäß dem Taumelscheibenverdichter dieser Erfindung, wird jedoch die Bewegung der Hülse 14 hin zum Rotationslager 18 durch die Kugeln 37 gehemmt, wodurch eine unnötige Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 15 verhindert wird.

Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15, wie vorstehend beschrieben wurde, auf 0° verändert wird, wird der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a für eine kurze Zeit hoch gehalten. Würde eine derartige Konstellation aufrecht erhalten, würde die Dichtwirkung der Lippendichtung 53 beeinträchtigt, so daß ein Auslecken von Kühlgas möglich werden würde. Erfindungsgemäß wird jedoch Öl vom Ölreservoir 22a über die Ölleitung 24 zur Lippendichtung 11 gefördert, wobei die Schmierwirkung dieses Öls die Dichtwirkung der Lippendichtung 11 verbessert und folglich ein Auslecken von Kühlgas zwischen der Lippendichtung 11 und der Drehwelle 7 verhindert wird. Das der Lippendichtung 11 zugeförderte Öl, wird zur Kurbelkammer 2a rezirkuliert.

Wenn der Verdichter mit einem auf 0° gehaltenen Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 im Betrieb gehalten wird, bleibt die Förderleistung des Kompressors auf Null. Folglich vergleichmäßigen sich die Drücke des Kühlgases in dem Verdichter und in dem externen Kühlkreislauf, so daß die Taumelscheibe 15 nicht durch eine Reduktion des Drucks in der Kurbelkammer 2a geneigt werden kann. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das elektromagnetische Ventil 47 erregt, um wie nachstehend beschrieben, die Taumelscheibe 15 zu neigen.

Wenn der Startschalter 58 eingeschaltet ist, ermöglicht der Computer C das Erregen des elektromagnetischen Ventils 47 basierend auf dem Erfassungssignal von dem Temperatursensor 57, dem AUS-Signal von dem Beschleunigungsschalter 60 oder dem Erfassungssignal von dem Außenlufttemperatursensor 61. Das Erregen des elektromagnetischen Ventils 47 bewirkt, daß der bewegbare Kern 47c entgegen der Kraft der Feder 48 an den fest fixierten Kern 47b angezogen wird. Die Schaltelemente 34A und 34B sowie das Kugelventil 43 bewegen sich dann durch die Kraft der Feder 36 in Richtung zum hinteren Gehäuse 3, wobei bewirkt wird, daß die Nut 34c mit den Bohrungen 12a fluchtet. Die Kugeln 37 dringen daher in die Nut 34c ein und entfernen sich von der Hülse 14. Als Ergebnis hiervon bewegt sich die Hülse 14 in Richtung zum Rotationslager 18 durch die Kraft der Feder 40, wobei die Taumelscheibe 15 verschwenkt wird. Jeder Einzelkopfkolben 20 beginnt, sich hin- und her zu bewegen, wodurch das Kühlgas gefördert wird.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist wie vorstehend beschrieben, der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 in Übereinstimmung mit der Zuführung von unter Hochdruck stehendem Gas in die Kurbelkammer 2a auf Null gesetzt, nachdem das elektromagnetische Ventil 47 entregt wurde. Die Taumelscheibe 15 kehrt dann infolge sowohl der Unterbrechung der Förderung von unter hochdruckstehendem Gas in die Kurbelkammer 2a wie auch infolge der Kraft der Feder 40 in die geneigte Haltung zurück. Um die Hülse 14 in der Position entsprechend der Neutralstellung der Taumelscheibe 15 zu halten, werden die Kugeln 37 im Einklang mit den Aktionen des Schaltelements 34A beeinflußt, welche durch das Erregen und Entregen des elektromagnetischen Ventils 47 verursacht werden. Es ist daher möglich, den Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 zwangsweise auf Null zu ändern, die Position der Taumelscheibe 15 aufrecht zu erhalten und auch die Taumelscheibe in eine geneigte Haltung zurück zu bewegen, nur durch die Aktionen eines einzigen elektromagnetischen Ventils 47. Der Verdichter kann dementsprechend kompakt und leichter im Vergleich zum konventionellen kupplungslosen Verdichter konstruiert werden, der zwei elektromagnetische Ventile benötigt, eines zum Festsetzen des Neigungswinkels der Taumelscheibe auf Null und das andere für das Zurückschwenken der Taumelscheibe in die geneigte Haltung.

Wenn gemäß diesem Ausführungsbeispiel das elektromagnetische Ventil 47 entregt wird, werden die Kugeln 37 zwischen der äußeren Fläche des Schaltelements 34A und der Hülse 14 gehalten, um die Bewegung der Hülse 14 entgegen der Kraft der Feder 40 zu hemmen. Überdies werden die äußeren Flächen der Kugeln 37 gegen die inneren Wände der Bohrungen 12a gepreßt. Um ein reibungsfreies Lösen der Kugeln von diesem gesicherten Zustand zu bewirken, sollten die Bauteile mit Kontaktflächen mit ausreichender Schmierung versorgt werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Abschnitt 34e der Entlüftungsleitungen 7b, 34e, 34f, 34g und 51 zwischen dem Schaltelement 34A und dem Zylinder 12 angeordnet, um die Nut 34c zu kreuzen. Dies gewährleistet, daß im Kühlgas gelöst enthaltenes Schmieröl zu der äußeren Fläche des Schaltelementes 34A und den Kugeln 37 gefördert wird. Eine verbesserte Schmierung zwischen dem Schaltelement 34A und den Kugeln 37 gewährleistet wiederum, daß die Kugeln 37 reibungsfrei vom Schaltelement 34A, von der Hülse 14 und den Bohrungen 12a gelöst werden können.

Dieses Ausführungsbeispiel verwendet ein Paar Schaltelemente 34A und 34B, um die Kugeln 37 im Ansprechen auf die Bewegung des Kugelventils 43 zu bewegen. Beide Schaltelemente 34A und 34B können als einzelnes Bauteil ausgebildet sein. Da die Schaltelemente charakteristische Bauteile in diesem Ausführungsbeispiel sind, rotiert das hintere Schaltelement 34B nicht zusammen mit der Drehwelle 7 und dem Zylinder 12. Dies verhindert, daß der Ventilsitz 42 und das Schaltelement 34B an den Abschnitten, an denen sie anstoßen, abgenutzt werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden der Sensor 52, der Temperatursensor 57, der Stoppschalter 59, der Beschleunigungsschalter 60 und der Außenlufttemperatursensor 61 als externe Signalgeber verwendet, welche Regelsignale liefern, die zur Steuerung des elektromagnetischen Ventils 47 verwendet werden. Anstelle dieser Sensoren, können ein Drucksensor für die Erfassung des Druckes des Kühlgases oder ein Kühlmitteltemperatursensor für das Messen der Temperatur des Kühlmittels des Kraftfahrzeugsmotors verwendet werden. Falls der Drucksensor verwendet wird, kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe 15 durch Entregen des elektromagnetischen Ventils 47 auf Null gesetzt werden, wenn der erfaßte Druck von einem vorbestimmten Bereich abweicht. Wenn der erfaßte Druck in den vorbestimmten Bereich fällt, kann die Taumelscheibe durch Erregen des elektromagnetischen Ventils 47 in die geneigte Haltung zurückverschwenkt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann gemäß der Fig. 11 und 12 ausgeführt werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß ein Regelventil 63 im Mittenabschnitt des hinteren Gehäuses 3 vorgesehen ist.

Die innere Struktur des Regelventils 63 wird mit Bezug auf die Fig. 12 beschrieben. Eine Spule 65 und ein fest fixiert Kern 66 sind in einem Ventilgehäuse 64 gehalten. Eine Führungsstange 67 ist gleitfähig koaxial mit dem festen Kern 66 gelagert. Ein bewegbarer Kern 68 ist an der Führungsstange 67 derart befestigt, daß die Führungsstange 67 gleitet, wobei der bewegbare Kern 68 sich eng an oder weg vom fest fixierten Kern 66 bewegt. Der Bereich, über den sich der bewegbare Kern 68 bewegen kann, wird durch den fest fixierten Kern 66 und einen vorderen Federsitz 64a des Ventilgehäuses 64 beschränkt. Ein Federsitz 67a ist am hinteren Ende der Führungsstange 67 ausgebildet, wobei eine Feder 69 zwischen dem Federsitz 67a und der hinteren Endwandung 64b des Ventilgehäuses 64 angeordnet ist. Der bewegbare Kern 68 wird durch die Feder 69 weg vom fest fixierten Kern 66 vorgespannt.

Ein Ventilgehäuse 70 ist mit dem Ventilgehäuse 64 gekoppelt, wobei ein Kugelventil 71 in dem Ventilgehäuse 70 untergebracht ist. Das Ventilgehäuse 70 ist mit einem ersten Anschluß 70a, einem zweiten Anschluß 70b und einem Steueranschluß 70c ausgebildet. Der erste Anschluß 70a ist mit der Auslaßkammer 3b über eine Leitung 72 für das Einleiten vom ausgelassenem Gas verbunden. Der zweite Anschluß 70b ist über eine Leitung 73 mit der Saugkammer 3a für das Einleiten von Sauggas verbunden. Der Steueranschluß 70c ist über eine Leitung 74 mit der Kurbelkammer 2a verbunden.

Der kleindurchmessrige Endabschnitt 34d des Schaltelements 34B stößt durch den ersten Anschluß 70a an das Kugelventil 71 an. Eine Rückholfeder 75, die zwischen der vorderen Endwandung des Ventilgehäuses 70 und dem Ventil 71 angeordnet ist, spannt das Ventil 71 vor, um eine Ventilbohrung 70d zu verschließen. Wenn die Ventilbohrung 70d durch das Ventil 71 verschlossen ist, wird die Verbindung zwischen dem ersten Anschluß 70a und dem Steueranschluß 70c blockiert.

Ein Diaphragma 76 ist zwischen dem Ventilgehäuse 64 und dem Ventilgehäuse 70 vorgesehen. Ein Druckstange 77 ist gleitfähig in dem Ventilgehäuse 70 derart untergebracht, daß der zweite Anschluß 70b und der Steueranschluß 70c ständig blockiert sind. Ein hinteres Ende der Druckstange 77 ist an das Diaphragma 76 befestigt. Zwischen einem Federsitz 64a und dem Diaphragma 76 ist eine Feder 78 eingesetzt, die das Diaphragma 76 entgegen dem Druck des Sauggases vorspannt. Die Druckstange 77 stößt durch die Kraft der Feder 78 ständig an das Ventil 71 an.

Wenn gemäß der Fig. 12 der bewegbare Kern 68 den fest fixierten Kern 66 infolge des Erregens der Spule 65 berührt, schließt das Ventil 71 die Ventilbohrung 70d und die Führungsstange 67 entfernt sich von dem Diaphragma 76. Wenn die Spule 65 nicht erregt ist, stößt der bewegbare Kern 68 an den Federsitz 64a durch die Kraft der Feder 69. Unter dieser Konstellation drückt die Führungsstange 67 das Ventil 71 zum Öffnen des Ventils 71 auf das Maximum.

Wenn der Druck des in das Ventilgehäuse 70 durch den zweiten Anschluß 70b einströmenden Sauggases unter der Konstellation gemäß Fig. 12 sich ändert, wird das Diaphragma 76 entsprechend dieser Änderung versetzt. Der Diaphragmaversatz wird über die Druckstange 77 auf das Ventil 71 übertragen. Wenn der Ansaugdruck hoch ist oder die Kühlbelastung gering ist, wölbt sich das Diaphragma 76 in Richtung zur Führungsstange 67 entgegen der Kraft der Feder 78, wodurch die Öffnung des Ventils 71 verkleinert wird. Als Ergebnis hiervon verringert sich die Menge an Kühlgas, die von der Saugkammer 3a aus in die Kurbelkammer 2a gefördert wird, wodurch der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a verringert wird. Dies erhöht den Neigungswinkel der Taumelscheibe. Wenn der Saugdruck klein oder die Kühlleistung gering ist, wölbt sich andererseits das Diaphragma 76 in Richtung zum Ventil 71 infolge der Kraft der Feder 78, wodurch der Winkel bzw. die Öffnung des Ventils 71 vergrößert wird. Als ein Ergebnis hiervon erhöht sich der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a, wodurch sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe verringert.

Wenn die Erregung der Spule 65 unterbrochen wird, trennt sich der bewegbare Kern 68 vom fest fixierten Kern 68 und stößt durch die Kraft der Feder 69 an den Federsitz 64a. Diese Bewegung des bewegbaren Kern 68 maximiert den Winkel bzw. die Öffnung des Ventils 71, wodurch der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a rapide vergrößert wird. Folglich wird der Neigungwinkel der Taumelscheibe 15 spontan auf Null gesetzt. Das Schaltelement 34A bewegt sich dann hin zum Rotationslager 18 im Ansprechen auf die Bewegung des Ventils 71, wodurch den Kugeln 37 ermöglicht wird, von den Bohrungen 12a vorzustehen. Die Kugeln 37 halten die Hülse 14 in der Position, um die Neutralstellung der Taumelscheibe aufrecht zu erhalten.

Das Regelventil 63 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat die Funktion des Regelventils 25 und die Funktion des elektromagnetischen Ventils 74 im vorigen Ausführungsbeispiel. Dies trägt ferner dazu bei, den Verdichter kompakter und leichter zu machen.

Anstelle des elektromagnetischen Ventils 47 in den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen, könnte ein hydraulischer Antrieb verwendet werden, wobei die Ölversorgung des hydraulischen Antriebs zugelassen und blockiert werden könnte durch ein elektromagnetisches 3- Wegeventil oder einen elektromagnetischen Schalter.

Überdies könnte die Feder 40, welche zur Vorspannung der Hülse 14 verwendet wird, weggelassen werden, wodurch die Struktur des Verdichters derart modifiziert werden könnte, daß die Hülse 14 die Zentrifugalkraft auf die Hülse 14 in der Richtung aufnimmt, in der der Neigungswinkel der Taumelscheibe sich vergrößert, wenn die Taumelscheibe rotiert. Zum Beispiel könnte die Gravitationsmitte für die Taumelscheibe 15, Verbindungselemente 16A und 16B und Führungsstifte 17A und 17B näher an das Rotationslager 18 und den Stützarm 18a gelegt werden, als die Mitte der Hülse 14. Dies würde der Taumelscheibe 15 ermöglichen, im Falle ihrer Rotation die Zentrifugalkraft aufzunehmen.

Die Erfindung offenbart also einen Taumelscheibenverdichter mit einer Antriebswelle in einer Kurbelkammer und einer Taumelscheibe welche für eine hiermit gemeinsame Rotation auf der Antriebswelle gelagert ist, um einen Kolben in einer Zylinderbohrung anzutreiben. Der Kolben komprimiert Gas, das von einer Ansaugkammer in die Zylinderbohrung eingesaugt wurde und drückt das komprimiert Gas in eine Auslaßkammer aus, wobei die Menge an ausgedrücktem Gas zwischen einem minimalen- und maximalen Wert basierend auf der Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert variierbar ist. Der Taumelscheibenverdichter hat eine Leitung für das Leiten des Gases von der Auslaßkammer in die Kurbelkammer, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe zu verändern, eine Ventileinrichtung für das wahlweise Öffnen und Schließen der Leitung, um das Gas über die Leitung in die Kurbelkammer zu führen, wenn die Ventileinrichtung die Leitung öffnet und eine Regeleinrichtung für das Regeln des Neigungswinkels der Taumelscheibe die in Übereinstimmung mit der Betätigung der Ventileinrichtung arbeitet, um die Taumelscheibe bei einem minimalen Neigungswinkel zu halten, wenn die Ventileinrichtung die Leitung öffnet.

Claims

1. Taumelscheibenverdichter mit variabler Förderleistung durch Neigungsverstellung einer durch eine Antriebswelle antreibbaren Taumelscheibe, indem komprimiertes Gas von einer Auslaßkammer in eine Kurbelkammer über eine Leitung geleitet wird, die durch eine Ventileinrichtung unterbrechbar ist, wobei beim Öffnen der Ventileinrichtung die Taumelscheibe in einem minimalen Neigungswinkel haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (14) auf einem die Antriebswelle umgebenden Zylinder (12) zur Neigungswinkelverstellung der Taumelscheibe (15) auf dem Zylinder (12) verschiebbar ist, wobei ein Schaltbauteil (34A, 34B) gekoppelt an das Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) verschiebbar ist und dabei die Lage eines Betätigungsbauteils (37) so verändert, daß das Betätigungsbauteil (37) bei geöffneter Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) die Hülse (14) in einer Lage blockiert, die dem minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe (15) entspricht.

2. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Zylinderblock (1), in dem mindestens eine Zylinderbohrung für einen Kolben (20) ausgebildet ist,
ein vorderes Gehäuse (2), das am Zylinderblock (1) befestigt ist und die Kurbelkammer (2a) bildet, und
ein hinteres Gehäuse (3), das am Zylinderblock (1) befestigt ist und eine Ansaugkammer (3a) und die Auslaßkammer (3b) bildet.

3. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen, die durch die Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) geöffnet und geschlossen werden, einen Bereich (3b₁; 70a) aufweisen, der mit der Auslaßkammer (3b) und einer Leitung (46; 74) verbunden ist, die sich innerhalb des Zylinderblocks (1) für eine Verbindung mit dem Bereich (3b₁; 70a) und der Kurbelkammer (2a) erstreckt.

4. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) folgende Bauteile umfaßt:
ein Ventilgehäuse (41; 70), das zwischen dem Bereich (3b₁; 70a) und der Leitung (46; 74) eingesetzt ist und eine Ventilbohrung (41a; 70d) hat, die sowohl mit dem Bereich (3b₁; 70a) wie auch mit der Leitung (46; 74) verbunden ist,
ein Kugelventil (43; 71) für das wahlweise Öffnen und Schließen der Ventilbohrung (41a; 70d),
eine Feder (45; 75), die das Kugelventil (43; 71) vorspannt, um die Ventilbohrung (41a; 70d) zu schließen und Antriebseinrichtungen (47, 49; 63, 65, 67, 77) für das Bewegen des Kugelventils (43; 71) entgegen der Vorspannkraft der Feder (45; 75), um die Ventilbohrung (41a; 70d) zu öffnen.

5. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (47, 49; 63, 65, 67, 77) ein elektromagnetisches Ventil (47; 63) aufweisen, das angrenzend an das Ventilgehäuse (41; 70) angeordnet ist und die Ventilbohrung (41a; 70d) mit dem Kugelventil (43; 71) entsprechend der Vorspannkraft der Feder (45; 75) schließt, wenn das elektromagnetische Ventil (47; 63) nicht angeregt ist, und das Kugelventil (43; 71) entgegen der Vorspannkraft der Feder (45; 75) antreibt, um die Ventilbohrung (41a; 70d) zu öffnen, wenn das elektromagnetische Ventil ansprechend auf ein elektrisches Signal angeregt wird, das von einem Regler (C) ausgegeben wird.

6. Taumelscheibenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) die Antriebswelle (7) drehfest umgibt, wobei das Schaltbauteil (34A, 34B) gleitfähig in dem Zylinder (12) untergebracht ist, und das Betätigungsbauteil (37) zwischen dem Schaltbauteil (34A, 34B) und dem Zylinder (12) so angeordnet ist, daß es entsprechend der Gleitbewegung des Schaltbauteils (34A, 34B) in den Zylinder (12) zurückgezogen wird, um der Hülse (14) zu ermöglichen, auf dem Zylinder (12) zu gleiten, wenn die Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) geschlossen ist und entsprechend der Gleitbewegung des Schaltbauteils (34A, 34B) vom Zylinder (12) vorsteht, um die Gleitbewegung der Hülse (14) auf dem Zylinder (12) zu blockieren, wodurch das Betätigungsbauteil (37) die Taumelscheibe (15) in dem minimalen Neigungswinkel hält, wenn die Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) geöffnet ist.

7. Taumelscheibenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsbauteil (37) eine erste Kugel aufweist, die in einer im Zylinder (12) ausgebildeten Bohrung (12a) angeordnet ist.

8. Taumelscheibenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltbauteil (34A, 34B) folgende Elemente hat:
ein erstes Schaltelement (34A) und ein zweites Schaltelement (34B), welche beide koaxial zur Antriebswelle (7) angeordnet sind,
eine zweite Kugel (35), die zwischen beiden, dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement (34A, 34B) angeordnet ist und
eine Feder (36) zur Vorspannung des ersten Schaltelementes (34A) und des zweiten Schaltelementes (34B) gegen die zweite Kugel (35), wobei das erste Schaltelement (34A) mit der Antriebswelle (7) drehfest verbunden ist und wahlweise das Betätigungsbauteil (37) in Stellungen bringt, in denen das Betätigungsbauteil (37) in den Zylinder (12) zurückgezogen ist oder Vom Zylinder (12) vorsteht, und wobei das zweite Schaltelement (34B) in dem Zylinder (12) gekoppelt an das Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung (41, 42, 43, 47, 49; 63, 65, 67, 70, 71, 77) gleitet, wobei die Gleitbewegung des zweiten Schaltelements (34B) über die zweite Kugel (35) auf das erste Schaltelement (34A) übertragen wird.