DE69006942T2

DE69006942T2 - Schiefscheibenverdichter mit einer Vorrichtung zur Hubveränderung.

Info

Publication number: DE69006942T2
Application number: DE69006942T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Terauchi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2010-06-26
Also published as: AU636361B2; CN1048435A; JPH0423114B2; EP0405878B1; EP0405878A1; US5145325A; CA2020332C; JPH0331581A; CA2020332A1; CN1018754B; KR0147048B1; KR910001247A; DE69006942D1; AU5777190A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkompressor und insbesondere auf einen Schiefscheibenkompressor, wie ein Taumelscheibenkompressor mit einem Hubveränderungsmechanismus, der geeignet ist für eine Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage.
Es ist erkannt worden, daß es wünschenswert ist, einen Schiefscheibenkolbenkompressor mit einem Einstellmechanismus für den Hub oder die Kapazität zum Steuern des Kompressionsverhältnisses als Reaktion auf die Anforderung vorzusehen. Wie in dem US-Patent 3 861 829, das Roberts u.a. ausgegeben ist, offenbart ist, ein Taumelscheibenkompressor, der eine Nockenrotorantriebsvorrichtung zum Treiben einer Mehrzahl von Kolben aufweist und die schiefe Oberfläche zum Ändern der Hubhöhe der Kolben variiert. Da die Hubhöhe der Kolben innerhalb der Zylinder direkt auf den Neigungswinkel der Schiefen Oberfläche reagiert, kann die Verdrängung des Kompressors leicht durch ändern des Neigungswinkels eingestellt werden. Weiterhin können Variationen in dem Neigungswinkel durch den Druckunterschied zwischen einer Ansaugkammmer und einer Kurbelkammer, in der die Antriebsvorrichtung angeordnet ist, bewirkt werden.
Bei diesem Kompressor nach dem Stand der Technik wird der Neigungswinkel der schiefen Oberfläche durch Druck in der Kurbelkammer gesteuert. Typischerweise erfolgt die Steuerung auf die folgende Weise. Die Kurbelkammer steht in Verbindung mit der Ansaugkammer über einen Verbindungsweg, und das Öffnen und schließen des Verbindungsweges wird durch den Ventilmechanismus gesteuert. Der Ventilmechanismus enthält im allgemeinen ein Balgenelement und ein Nadelventil und ist in der Ansaugkammer so angeordnet, daß das Balgenelement gemäß Änderungen des Druckes in der Ansaugkammer tätig ist. Der Betriebspunkt des Ventilmechanismus, an dem es den Verbindungsweg öffnet oder schließt, wird durch den Druck des Gases, das in dem Balgenelement enthalten ist, bestimmt. Der Betriebspunkt des Balgenelementes ist somit an einen vorbestimmten Wert fixiert. Das Balgenelement wird daher nur bei einer gewissen Änderung des Druckes in der Ansaugkammer tätig und kann nicht auf verschiedene Änderungen der Kühlbedingungen reagieren, da das Balgenelement an einem einzelnen vorbestimmten Druck eingestellt ist.
Zum Ausschließen dieses Nachteiles offenbart das US-Patent 4 842 488 einen Steuerventilmechanismus, der ein Ventil enthält, das direkt die Verbindung zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer durch den Verbindungsweg steuert, und einen ersten und zweiten Ventilsteuermechanismus. Der erste Ventilsteuermechanismus steuert die Tätigkeit des Ventiles zum Schließen und Öffnen des Verbindungsweges als Reaktion auf den Kühldruck in der Ansaugkammer. Der zweite Ventilsteuermechanismus ist direkt mit dem ersten Ventilsteuermechanismus gekoppelt und steuert den Betriebspunkt des ersten Ventilsteuermechanismus als Reaktion auf Änderungen in externen Bedingungen wie die thermische Belastung eines Verdampfers in dem Kühlkreislauf.
Da in diesem '488-Patent der zweite Ventilsteuermechanismus direkt mit dem ersten Ventilsteuermechanismus gekoppelt ist, wird eine Steuerung des Betriebspunktes des ersten Ventilsteuermechanismus durch die Trägheitskraft, die durch die Bewegung des zweiten Ventilsteuermechanismus erzeugt wird, und die Reibungskraft, die bei den Gleitabschnitten des zweiten Ventilsteuermechanismus erzeugt wird, gestört. Daher wird die Steuerung des Betriebspunktes des ersten Ventilsteuermechanismus ungenau.
Folglich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Schiefscheibenkühlkompressor mit einem Hubveränderungsmechanismus vorzusehen, bei dem die Kapazitätssteuerung genau eingestellt werden kann.
Die US-A-4 842 488 offenbart einen Schiefscheibenkühlkompressor mit einem Kompressorgehäuse mit einem Mittelabschnitt, einer vorderen Endplatte an einem Ende und einer hinteren Endplatte an ihrem anderen Ende, wobei das Gehäuse einen mit einer Mehrzahl von Zylindern versehenen Zylinderblock aufweist und eine Kurbelkammer benachbart zu dem Zylinderblock aufweist, einem Kolben, der gleitend verschiebbar in jeden der Zylinder eingepaßt ist, einem mit den Kolben gekoppelten Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen der Kolben innerhalb der Zylinder, wobei der Antriebsmechanismus eine drehbar in dem Gehäuse gelagerte Antriebswelle, einen mit der Antriebswelle gekoppelten und damit drehbaren Rotor und Koppelmittel zum antreibenden Koppeln des Rotors an die Kolben derart aufweist, daß die Drehbewegung des Rotors in eine Hin- und Herbewegung der Kolben umgewandelt wird, das Koppelmittel ein Teil mit einer Oberfläche aufweist, die in einem Neigungswinkel relativ zu der Antriebswelle vorgesehen ist, der Neigungswinkel des Teiles zum Variieren der Hubhöhe der Kolben und der Kapazität des Kompressors einstellbar ist, die hintere Endplatte eine Ansaugkammer und eine Auslaßkammer aufweist, einem zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer verbundenen Durchgang und Ventilmittel zum Steuern des Schließens und Öffnens des Durchganges zum Variieren der Kapazität des Kompressors durch Einstellen des Neigungswinkels, wobei das Ventilmittel erstes Ventilsteuermittel mit einem Ventilteil zum Steuern des Öffnens und Schließens des Durchganges als Reaktion auf Änderungen im Kühlmitteldruck in dem Kompressor und zweites Ventilsteuermittel zum Steuern des Betriebspunktes des ersten Ventilsteuermittels als Reaktion auf Änderungen in einer thermodynamischen Eigenschaft eines Kühlmittelkreislaufes einschließlich des Schiefscheibenkühlkompressors aufweist, das zweite Ventilsteuermittel ein Betätigungsteil zum Ausüben einer einstellbaren Kraft auf das erste Ventilsteuermittel zum einstellbaren Steuern des Betriebspunktes des ersten Ventilsteuermittels aufweist; und gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein derartiger Kompressor dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil und das Betätigungsteil durch ein elastisches Mittel gekoppelt sind, wodurch das elastische Mittel das Ventilteil vor jeder Trägheitskraft schützt, die durch die Bewegung des Betätigungsteiles erzeugt wird.
In den begleitenden Zeichnungen:
Figur 1 ist eine vertikale Längsschnittansicht eines Taumelscheibenkühlkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung.
Figur 2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines in Figur 1 gezeigten Ventilsteuermechanismus.
Figur 3 ist eine Ansicht ähnlich zu Figur 2 und stellt eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung dar.
Figur 4 ist eine Ansicht ähnlich zu Figur 2 und stellt eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung dar.
In der Zeichnung der Figuren 1 bis 4 ist zum Zwecke der Erläuterung nur die linke Seite der Zeichnung als das vordere Ende oder die Front und die rechte Seite der Zeichnung als das rückwärtige Ende oder die Rückseite bezeichnet.
Es wird Bezug genommen auf Figur 1, die Konstruktion eines Schiefscheibenkompressors, insbesondere eines Taumelscheibenkühlkompressors 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Der Kompressor 10 enthält eine zylindrische Gehäuseanordnung 20 mit einem Zylinderblock 21, einer vorderen Endplatte 23 an einem Ende des Zylinderblockes 21, einer zwischen dem Zylinderblock 21 und der vorderen Endplatte 23 gebildeten Kurbelkammer 22 und einer hinteren Endplatte 24, die an dem anderen Ende des Zylinderblockes 21 angebracht ist. Die vordere Endplatte 23 ist auf dem Zylinderblock 21 vor der Kurbelkammer 22 durch eine Mehrzahl von Schrauben 101 angebracht. Die hintere Endplatte 24 ist auf dem Zylinderblock 21 an seinem entgegengesetzten Ende durch eine Mehrzahl von Schrauben 102 angebracht. Eine Ventilplatte 25 ist zwischen der hinteren Endplatte 24 und dem Zylinderblock 21 angeordnet. Eine Öffnung 231 ist mittig in der vorderen Endplatte 23 zum Lagern einer Antriebswelle 26 durch ein Lager 30, das in der Öffnung vorgesehen ist, gebildet. Der innere Endabschnitt der Antriebswelle 26 wird drehbar von einem Lager 31 gelagert, das in einer Mittenbohrung 210 des Zylinderblockes 21 vorgesehen ist. Die Bohrung 210 erstreckt sich zu einer rückwärtigen Endoberfläche des Zylinderblockes 21 zum Aufnehmen eines ersten Ventilsteuermechanismus 19, wie unten erläutert wird.
Ein Nockenrotor 40 ist auf der Antriebswelle 26 durch ein Stiftteil 261 befestigt und dreht sich mit der Welle 26. Ein Drucknadellager 32 ist zwischen der inneren Endoberfläche der vorderen Endplatte 23 und der benachbarten axialen Endoberfläche des Nokkenrotors 40 vorgesehen. Der Nockenrotor 40 enthält einen Arm 41 mit einem Stiftteil 42, das sich davon erstreckt. Eine Schiefscheibe ist benachbart zu dem Nockenrotor 40 vorgesehen und enthält eine Öffnung 53, durch die die Antriebswelle 26 geht. Die Schiefscheibe 50 enthält einen Arm 51 mit einem Schlitz 52. Der Nockenrotor 40 und die Schiefscheibe 50 sind durch das Stiftteil 42 verbunden, der in den Schlitz 52 zum Erzeugen einer Schwenkverbindung eingeführt ist. Das Stiftteil 42 gleitet innerhalb des Schlitzes 52 zum Ermöglichen einer Einstellung der Winkelposition der Schiefscheibe 50 in Bezug auf die Längsachse der Antriebswelle 26.
Eine Taumelscheibe 60 ist drehbar auf der Schiefscheibe 50 durch Lager 51 und 62 angebracht. Ein gabelförmiges Gleitstück 63 ist an dem äußeren Umfangsende der Taumelscheibe 60 angebracht und gleitend auf einer Gleitschiene 64 angebracht, die zwischen der vorderen Endplatte 23 und dem Zylinderblock 21 gehalten wird. Das gabelförmige Gleitstück 63 verhindert die Rotation der Taumelscheibe 60, und die Taumelscheibe 60 nutiert entlang der Schiene 64, wenn sich der Nockenrotor 40 dreht. Der Zylinderblock 21 enthält eine Mehrzahl von umfangsmäßig angeordneten Zylinderkammern 70, in denen Kolben 71 sich hin- und herbewegen. Jeder Kolben 71 ist mit der Taumelscheibe 60 durch eine entsprechende Verbindungsstange 72 verbunden.
Die hintere Endplatte 24 enthält eine umfangsmäßig angeordnete ringförmige Ansaugkammer 241 und eine mittig angeordnete Auslaßkammer 251. Die Ventilplatte 25 enthält eine Mehrzahl von mit Ventilen versehenen Ansaugöffnungen 242, die die Ansaugkammer 241 mit entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ventilplatte 25 enthält auch eine Mehrzahl von mit Ventilen versehenen Auslaßöffnungen 252, die die Auslaßkammer 251 mit entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ansaugöffnungen 242 und die Auslaßöffnungen 252 sind mit geeigneten Blattventilen versehen, wie in dem US-Patent 4 011 029 an Shimizu beschrieben ist.
Die Ansaugkammer 241 enthält einen Einlaßabschnitt 241a, der mit einem Verdampfer (nicht gezeigt) des externen Kühlkreislaufes verbunden ist. Die Auslaßkammer 251 ist mit einem Auslaßabschnitt 251a versehen, der mit einem Kondensator (nicht gezeigt) des Kühlkreislaufes verbunden ist. Dichtungen 27 und 28 sind zwischen dem Zylinderblock 21 und der inneren Oberfläche der Ventilplatte 25 bzw. der äußeren Oberfläche der Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte 24 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberflächen des Zylinderblockes 21, der Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte 24 angeordnet.
Es wird zusätzlich auf Figur 2 Bezug genommen. Ein Ventilsteuermechanismus 400 enthält die erste Ventilsteuervorrichtung 19 mit einem becherförmigen Gehäuseteil 191, die darin eine Ventilkammer 192 definiert. Ein O-Ring 19a ist zwischen einer äußeren Oberfläche des Gehäuseteiles 191 und der inneren Oberfläche der Bohrung 210 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberflächen des Gehäuseteiles 291 und des Zylinderblockes 21 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Löchern 19b sind an einem geschlossenen Ende des Gehäuseteiles 191 gebildet, damit sie den Kurbelkammerdruck in die Ventilkammer 192 durch eine Lücke 31a leiten, die zwischen dem Lager 31 und dem Zylinderblock 21 besteht. Ein Balgen 193 ist in der Ventilkammer 192 so vorgesehen, daß er sich in Längsrichtung zusammenzieht und ausdehnt als Reaktion auf den Kurbelkammerdruck. Ein vorstehendes Teil 193b, das an dem vorderen Ende des Balgens 193 angebracht ist, ist an einem axialen Vorsprung 19c gesichert, der an einer Mitte des geschlossenen Endes des Gehäuseteiles 191 gebildet ist. Ein Ventilteil 193a ist an einem hinteren Ende des Balgens 193 angebracht.
Ein Zylinderteil 194 mit einem Ventilsitz 194a durchstößt eine Mitte einer Ventilplattenanordnung 200, die die Ventilplatte 25, die Dichtungen 27, 28, ein Ansaugventilteil 271 und ein Auslaßventilteil 281 enthält. Der Ventilsitz 194a ist an dem vorderen Ende des Zylinderteiles 194 gebildet und an einem offenen Ende des Gehäuseteiles 191 gesichert. Eine Mutter 100 ist auf das Zylinderteil 194 von einem hinteren Ende des Zylinderteiles 194, das in der Auslaßkammer 251 angeordnet ist, zum befestigen des Zylinderteiles 194 an der Ventilplattenanordnung 200 mit einem Ventilhalter 253 geschraubt. Eine konisch geformte Öffnung 194b, die das Ventilteil 193a aufnimmt, ist an dem Ventilsitz 194a gebildet und mit einem Zylinder 194c verbunden, der in dem Zylinderteil 194 axial gebildet ist. Eine Betätigungsstange 195 ist verschiebbar in dem Zylinder 194c vorgesehen und mit dem Ventilteil 193a durch eine Vorspannfeder 196 verbunden. Ein O-Ring 197 ist zwischen einer inneren Oberfläche des Zylinders 194c und einer äußeren Oberfläche der Betätigungsstange 195 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberflächen des Zylinders 194c und der Betätigungsstange 195 vorgesehen.
Ein radiales Loch 151 ist an dem Ventilsitz 194a zum Verbinden der konisch geformten Öffnung 194b mit einer Endöffnung einer Leitung 152 gebildet, die an dem Zylinderblock 21 gebildet ist. Die Leitung 152 ist mit der Ansaugkammer 242 durch ein Loch 153 verbunden, das an der Ventilplattenanordnung 200 gebildet ist. Ein Durchgang 150, der eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer 22 und der Ansaugkammer 241 vorsieht, wird durch Vereinigen der Lücke 31a, der Bohrung 210, der Löcher 19b, der Ventilkammer 192, der konisch geformten Öffnung 194b, des radialen Loches 151 und des Loches 153.
Als Resultat wird das Öffnen und Schließen des Durchganges 150 durch das Zusammenziehen und Ausdehnen des Balgens 193 als Reaktion auf den Kurbelkammerdruck gesteuert.
Die hintere Endplatte 24 ist mit einem kreisförmigen eingesenkten Abschnitt 243 versehen, der an einem Mittelbereich davon gebildet ist. Ein ringförmiger Vorsprung 244 steht rückwärts von einem Umfang des kreisförmigen eingesenkten Abschnittes 243 vor. Der ringförmige Vorsprung 244 und der kreisförmige eingesenkte Abschnitt 243 wirken zum Definieren eines Hohlraumes 245 zum Aufnehmen eines Solenoids 290 darin zusammen.
Das Solenoid 290 enthält ein becherförmiges Gehäuseteil 291, das eine ringförmige elektromagnetische Spule 292, einen zylindrischen Eisenkern 293 und ein Fußteil 294 aus magnetischem Material darin aufnimmt. Der zylindrischen Eisenkern 293 ist von der ringförmigen elektromagnetischen Spule 292 umgeben, und das Fußteil 294 ist fest an einem inneren Bodenende des becherförmigen Gehäuseteiles 291 durch eine Schraube 295 vorgesehen. Ein ringförmiges zylindrisches Teil 296, das verschiebbar in sich den zylindrischen Eisenkern 293 aufnimmt, ist zwangsweise in ein Loch 246 eingeführt, das mittig an dem eingesenkten Abschnitt 243 gebildet ist, so daß es fest daran gesichert ist. Das vordere Ende des ringförmigen zylindrischen Teiles 296 erstreckt sich in eine Bohrung 194d, die mit dem hinteren Ende des Zylinders 194c in Verbindung steht. Das hintere Ende des ringförmigen zylindrischen Teiles 296 erstreckt sich zu einem vorderen Ende des Fußteiles 294, und es ist daran zum Verhindern einer Fluidverbindung geschweißt. Der zylindrische Eisenkern 293 ist mit einem zylindrischen Ausschnitt 293a versehen, der mittig an dem hinteren Ende davon gebildet ist. Eine Vorspannfeder 297 ist in dem zylindrischen Ausschnitt 293a so vorgesehen, daß sie in Kontakt mit einer Bodenendoberfläche des zylindrischen Ausschnittes 293a an seinem vorderen Ende steht, und sie steht in Kontakt mit einer vorderen Endoberfläche des Fußteiles 294 an dessen hinteren Ende. Daher wird der Eisenkern 293 in Kontakt mit dem hinteren Ende der Betätigungsstange 195 an seinem vorderen Ende so aufrechterhalten, daß er dazu neigt, die Betätigungsstange 195 nach vorn aufgrund der rückwirkenden Kraft der Vorspannfeder 294 zu drücken. Ein O- Ring 298 ist an dem vorderen Ende einer inneren Umfangsoberfläche des Loches 246 zum Abdichten der zueinanderpassenden Oberfläche des ringförmigen zylindrischen Teiles 96 des abgesenkten Abschnittes 243 und der passenden Oberfläche des zylindrischen Teiles 194 und des abgesenkten Abschnittes 243 vorgesehen. Drähte 500 leiten elektrische Leistung von einer externen elektrischen Leistungsquelle (nicht gezeigt) zu der elektromagnetischen Spule 292 des Solenoids 290. Der Strom der elektrischen Leistung wird als Reaktion auf Änderungen in dem Signal variiert, das eine thermodynamische Eigenschaft der Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt, wie die Temperatur, die den Verdampfer (nicht gezeigt) in einem Kühlmittelkreislauf verläßt, der den Kompressor 10 enthält, und ein Druck an einem Auslaß des Verdampfers.
Das Solenoid 290 und die Betätigungsstange 195 bilden virtuell eine zweite Ventilsteuervorrichtung 29.
Während des Betriebes des Kompressors 10 wird die Antriebswelle 26 durch den Motor des Fahrzeuges durch eine elektromagnetische Kupplung 300 gedreht. Der Nockenrotor 40 wird mit der Antriebswelle 26 gedreht, wodurch die Schiefscheibe 50 ebenfalls gedreht wird, was die Taumelscheibe 60 veranlaßt zu nutieren. Die Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60 bewegt die Kolben 71 in ihren entsprechenden Zylindern hin und her. Wenn die Kolben 71 hin- und herbewegt werden, fließt Kühlmittelgas, das in die Ansaugkammer 241 durch den Einlaßabschnitt 241a eingeführt worden ist, in jeden Zylinder 70 durch die Ansaugöffnungen 242 und wird dann komprimiert. Das komprimierte Kühlmittelgas wird zu der Auslaßkammer 251 aus jedem Zylinder 70 durch die Auslaßöffnungen 252 ausgegeben und von dort in den Kühlkreislauf durch den Auslaßabschnitt 251a.
Die Kapazität des Kompressors 10 wird so eingestellt, daß ein konstanter Druck in der Ansaugkammer 241 als Reaktion auf Änderungen in der Wärmebelastung des Verdampfers oder Änderungen in der Drehzahl des Kompressors aufrechterhalten wird. Die Kapazität des Kompressors wird durch Änderung des Winkels der Schiefscheibe eingestellt, der von dem Kurbelkammerdruck abhängt. Eine Zunahme im Kurbelkammerdruck verringert den Neigungswinkel der Schiefscheibe und somit der Taumelscheibe, wodurch die Kapazität des Kompressors abnimmt. Eine Abnahme des Kurbelkammerdruckes erhöht den Winkel der Schiefscheibe und der Taumelscheibe und erhöht somit die Kapazität des Kompressors.
Der Betrieb der ersten und zweiten Ventilsteuervorrichtung 19 und 29 des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Weise ausgeführt. Wenn die elektromagnetische Spule 292 die elektrische Leistung durch die Drähte 500 erhält, wird eine magnetische Anziehungskraft, die zum Bewegen des Eisenkernes 293 nach hinten neigt, erzeugt. Daher bewegt sich der Eisenkern 293 nach hinten gegen die rückwirkende Kraft der Vorspannfeder 297. Da ein Wert der magnetischen Anziehungskraft als Reaktion auf Änderungen in dem Strom der elektrischen Leistung variiert wird, ändert sich eine axiale Position des Eisenkernes 293, wenn ein Wert des Stromes der elektrischen Leistung verändert wird. Folglich ändert sich die axiale Position des Eisenkernes 293 als Reaktion auf die Änderungen in einem Wert des Signales, daß die oben erwähnte thermodynamische Eigenschaft der Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt. Die Änderung in der axialen Position des Eisenkernes 293 variiert direkt die axiale Position der Betätigungsstange 195. Die Änderung in der axialen Position der Betätigungsstange 195 wird glatt auf die Änderung in der Kraft übertragen, die das Ventilelement 193a nach vorne drückt, durch die Vorspannfeder 196, da diese Vorspannfeder 196 effektiv die Steuerung des Betriebspunktes der ersten Ventilsteuervorrichtung 19 daran hindert, daß sie von der Trägheitskraft gestört wird, die durch die Bewegung des Eisenkernes 293 und der Betätigungsstange 195 erzeugt wird, und von der Reibungskraft, die zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Zylinders 194c und der äußeren Umfangsoberfläche der Betätigungsstange 195 und zwischen der inneren Umfangsoberfläche des ringförmigen zylindrischen Teiles 296 und der äußeren Umfangsoberfläche des Eisenkernes 293 erzeugt wird. Folglich wird der Betriebspunkt der ersten Ventilsteuervorrichtung 19 genau als Reaktion auf Änderungen in dem Wert des Signales, das eine thermodynamische Eigenschaft der Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt, verschoben.
Figur 3 stellt einen Ventilsteuermechanismus eines Taumelscheibenkühlkompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen entsprechend der Elemente, wie sie in Figur 2 gezeigt sind, benutzt. Weitere Elemente, die in Figur 3 gezeigt sind, werden unten beschrieben.
Der Kompressor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Ventilsteuermechanismus 410, der eine erste und zweite Ventilsteuervorrichtung 39 aufweist. Die zweite Ventilsteuervorrichtung 39 enthält ein Solenoid 39 mit einem Hohlraum 391, der von dem Fußteil 294, dem ringförmigen zylindrischen Teil 296 und dem zylindrischen Eisenkern 293 definiert wird. Ein Loch 299a ist radial durch das vordere Ende des ringförmigen zylindrischen Teiles 296 gebohrt. Das Loch 299a ist mit einem Loch 299b so ausgerichtet, daß sie eine Leitung 299 darstellen. Ein Ende der Leitung 299 öffnet sich zu der Auslaßkammer 251, und das andere Ende öffnet sich zu einer äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Eisenkernes 293. Das in die Leitung 299 eingeleitete Auslaßgas wird weiter in den Hohlraum 391 durch eine Lücke zwischen der inneren Umfangsoberfläche des ringförmigen zylindrischen Teiles 296 und der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Eisenkernes 293 geleitet. Das ausgegebene Gas, das in den Hohlraum 391 geleitet ist, drückt den Eisenkern 293 vorwärts, da eine hintere Endoberfläche des Eisenkernes 293 den Druck des geleiteten Auslaßgases aufnimmt. Eine Effektivfläche, die den Druck in dem geleiteten Auslaßgas aufnimmt, ist im wesentlichen gleich der Basisfläche des zylindrischen Eisenkernes 293.
Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich zu dem Effekt, der von der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wird, der Betriebspunkt des ersten Ventilsteuermittels 19 als Reaktion auf Änderungen in dem Auslaßkammerdruck gesteuert.
Figur 4 stellt einen Ventilsteuermechanismus eines Taumelscheibenkühlkompressors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Zeichnung werden die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen der entsprechenden Elemente, die in Figur 2 gezeigt sind, benutzt. Weitere Elemente, wie sie in Figur 4 gezeigt sind, werden unten beschrieben.
Es wird Bezug genommen auf Figur 4, die hintere Endplatte 24 ist mit einem Vorsprung 247 versehen, der sich nach hinten davon erstreckt. Der Vorsprung 247 enthält einen ersten und zweiten zylindrischen hohlen Abschnitt 80 und 90. Der erste zylindrische hohle Abschnitt 80 erstreckt sich entlang einer Längsachse der hinteren Endplatte 24 und öffnet sich zu der Auslaßkammer 251 an einem seiner Enden. Der zweite zylindrische hohle Abschnitt 90 erstreckt sich entlang eines Radius der hinteren Endplatte 24 getrennt von dem ersten zylindrischen hohlen Abschnitt 80 und öffnet sich zu der Außenseite des Kompressors an seinem einen Ende.
Ein axialer ringförmiger Vorsprung 248 steht nach vorn von dem offenen Ende des ersten zylindrischen hohlen Abschnittes 80 vor und umgibt den hinteren Endabschnitt der Betätigungsstange 195. Ein Betätigungskolben 81 ist verschiebbar in dem hohlen Abschnitt 80 vorgesehen, wodurch er in einen vorderen Raum 801, der in der Auslaßkammer 251 angeordnet ist, und einen hinteren Raum 802, der von der Auslaßkammer 251 getrennt ist, unterteilt ist. Die Betätigungsstange 195 steht etwas von dem hinteren Ende des Zylinders 194c vor. Eine Vorspannfeder 82 ist zwischen einer geschlossenen Endoberfläche des hohlen Abschnittes 80 und einer hinteren Endoberfläche des Betätigungskolbens 81 vorgesehen. Dadurch wird der Betätigungskolben 81 in Kontakt mit dem hinteren Ende der Betätigungsstange 195 an ihrem vorderen Ende so gehalten, daß die Betätigungsstange 195 nach vorn durch die rückwirkende Kraft der Vorspannfeder 82 gedrückt wird. Ein Kolbenring 811 ist an einer äußeren Umfangsoberfläche des Betätigungskolbens 81 vorgesehen.
Eine Mehrzahl von Anschlagteilen 83 ist fest an dem vorderen Endbereich einer inneren Umfangsoberfläche des ersten zylindrischen hohlen Abschnittes 80 vorgesehen, damit vermieden wird, daß der Betätigungskolben 81 aus dem hohlen Abschnitt 80 herausgleitet. Eine andere Mehrzahl von Anschlagteilen 198 ist fest an einem bestimmten Abschnitt der Betätigungsstange 195 angebracht, der etwas von dem hinteren Ende des Zylinders 194c vorsteht, damit eine übermäßige Vorwärtsbewegung der Betätigungsstange 195 verhindert wird.
Der zweite zylindrische hohle Abschnitt 90 enthält einen hohlen Abschnitt 91 mit großem Durchmesser und einen hohlen Abschnitt 92 mit kleinem Durchmesser, der sich einwärts von einem inneren Ende des hohlen Abschnittes 91 mit großem Durchmesser erstreckt. Ein Solenoidventilmechanismus 600 ist fest innerhalb des zweiten zylindrischen hohlen Abschnittes durch z.B. zwangsweises Einführen vorgesehen. Der Solenoidventilmechanismus 600 enthält ein Ventilsitzteil 610, das in dem hohlen Abschnitt 92 mit kleinem Durchmesser und einem inneren Endbereich des hohlen Abschnitts 91 mit großem Durchmesser vorgesehen ist, und ein Solenoid 620, das im wesentlichen dem Solenoid 290 der ersten und zweiten Ausführungsform ähnlich ist.
Das Ventilsitzteil 610 ist mit einem Paar von O-Ringabdichtungen 611 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberfläche der inneren Umfangsoberfläche der hohlen Abschnittes 92 mit kleinem Durchmesser und der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilsitzteiles 610 versehen. Eine zylindrische Einsenkung 612 ist an einem äußeren Endabschnitt des Ventilsitzteiles 610 so gebildet, daß ein ringförmiges zylindrisches Teil 621 fest darin vorgesehen ist. Ein zylindrischer Hohlraum 613 erstreckt sich von einem inneren Ende der zylindrischen Einsenkung 612 und endet an zwei Drittel des Weges des Ventilsitzteiles 610. Ein Stangenabschnitt 622a, der einstückig von einem inneren Ende eines Eisenkernes 622 hervorsteht, ist in dem zylindrischen Hohlraum 613 vorgesehen. Ein konischer Ventilsitz 613a ist an einem inneren Ende des zylindrischen Hohlraumes 613 so gebildet, daß er ein Kugelteil 623 aufnimmt, das auf einem inneren Ende des Stangenabschnittes 622a vorgesehen ist.
Eine erste Leitung 901, die hinteren Raum 802 mit dem hohlen Abschnitt 92 von kleinem Durchmesser verbindet, und eine zweite Leitung 902, die die Ansaugkammer 241 mit dem hohlen Abschnitt 92 mit kleinem Durchmesser verbindet, sind an dem Vorsprung 247 gebildet. Ein axiales Loch 614 ist axial an einem inneren Endabschnitt des Ventilsitzteiles 610 gebildet. Ein offenes Ende des axialen Loches 614 öffnet sich zu der Mitte des Ventilsitzes 613a, und ein anderes offenes Ende des axialen Loches 614 öffnet sich zu einem offenen Ende der ersten Leitung 901. Ein radiales Loch 615 ist radial an einem Abschnitt des Ventilsitzteiles 610 gebildet und zwischen den O-Ringabdichtungen 611 angeordnet. Ein offenes Ende des radialen Loches 615 öffnet sich zu dem zylindrischen Hohlraum 613, und ein anderes offenes Ende des radialen Loches 615 öffnet sich zu einem offenen Ende der zweiten Leitung 902. Folglich ist ein Verbindungsweg 910, der die Ansaugkammer 214 mit dem hinteren Raum 802 des zweiten zylindrischen hohlen Abschnittes 80 verbindet, durch die erste Leitung 901, das axiale Loch 614, den zylindrischen Hohlraum 613, das radiale Loch 615 und die zweite Leitung 902 gebildet.
Bei dieser Ausführungsform bilden der Solenoidventilmechanismus 600, der Verbindungsweg 910, die Vorspannfeder 82, der Betätigungskolben 81 und die Betätigungsstange 195 virtuell eine zweite Ventilsteuervorrichtung 49.
Der Betrieb der zweiten Ventilsteuervorrichtung 49 des Kompressors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Weise durchgeführt.
Wenn elektromagnetische Spule 624 keine elektrische Leistung empfängt, wird keine magnetische Anziehungskraft erzeugt, die dazu neigt, den Eisenkern 622 nach außen zu bewegen. Daher bewegt sich der Eisenkern 622 aufgrund der rückstellenden Kraft einer Vorspannfeder 625 nach innen, wodurch das Kugelteil 623 nach innen so bewegt wird, daß das axiale Loch 614 geschlossen wird. Daher wird der Druck in dem hinteren Raum 802 auf dem Druck in der Auslaßkammer 251 gehalten, da das Kühlmittelgas in der Auslaßkammer 251 in den hinteren Raum 802 durch die Lücke zwischen der inneren Umfangsoberfläche des ersten zylindrischen hohlen Abschnittes 80 und der äußeren Umfangsoberfläche des Betätigungskolbens 81 fließt. Folglich wird keine Druckdifferenz zwischen dem hinteren Raum 802 und dem vorderen Raum 801 erzeugt, so daß die Kraft, die zum rückwärtigen Drücken des Betätigungskolbens 81 tendiert, nicht erzeugt wird. Daher bewegt sich der Betätigungskolben 81 vorwärts zu der maximalen Vorwärtsposition aufgrund der rückstellenden Kraft der Vorspannfeder 82.
Wenn andererseits die elektromagnetische Spule 624 elektrische Leistung durch die Drähte 500 empfängt, wird eine magnetische Anziehungskraft, die dazu tendiert, den Eisenkern 622 nach außen zu bewegen, erzeugt. Daher bewegt sich der Eisenkern 622 nach außen gegen die rückstellende Kraft der Vorspannfeder 625 so, daß sich das Kugelteil 623 nach außen bewegt wegen der Aufnahme des Auslaßkammerdruckes an seinem bestimmten Teil, der dem axialen Loch 614 zugewandt ist, wodurch sich das axiale Loch 614 öffnet.
Als Resultat fließt das Kühlmittelgas in dem hinteren Raum 802 in die Ansaugkammer 241 durch die erste Leitung 901, das axiale Loch 614, den zylindrischen Hohlraum 613, das radiale Loch 615 und die zweite Leitung 902, wodurch der Druck in dem hinteren Raum 802 auf den Druck in der Ansaugkammer 214 verringert wird. Folglich die Druckdifferenz zwischen dem hinteren Raum 802 und dem vorderen Raum 801 maximiert, so daß die Kraft, die dazu neigt, den Betätigungskolben 81 rückwärts zu drücken, maximiert wird. Daher bewegt sich der Betätigungskolben 81 rückwärts zu der maximalen rückwärtigen Position gegen die Rückstellkraft der Vorspannfeder 82.
Eine axiale Position des Eisenkernes 622 verändert sich als Reaktion auf Änderungen in dem Wert des Stromes der elektrischen Leistung. Die Änderung in der axialen Position des Eisenkernes 622 verändert die Öffnungsfläche des axialen Loches 614. Die Änderung in der Öffnungsfläche des axialen Loches 614 verändert den Druck in dem hinteren Raum 802. Die Änderung in dem Druck in dem hinteren Raum 802 verändert die Druckdifferenz zwischen dem hinteren Raum 802 und dem vorderen Raum 801. Die Änderung in der Druckdifferenz zwischen dem hinteren Raum 802 und dem vorderen Raum 801 verändert die Kraft, die dazu neigt, den Betätigungskolben 81 rückwärts zu drücken. Als Resultat ändert sich eine axiale Position des Betätigungskolbens 81 von der maximalen Vorwärtsposition zu der maximalen Rückwärtsposition als Reaktion auf Änderungen in dem Wert des Signales, das die oben erwähnte thermodynamische Eigenschaft der Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt. Die Änderung in der axialen Position des Betätigungskolbens 81 ändert direkt die axiale Position der Betätigungsstange 195. Die Änderung in der axialen Position der Betätigungsstange 195 wird glatt auf die Änderung in der Kraft übertragen, die dazu neigt, das Ventilteil 193 durch die Vorspannfeder 196 vorwärts zu drücken, da die Vorspannfeder 196 effektiv verhindert, daß die Steuerung des Betriebspunktes der ersten Ventilsteuervorrichtung 19 von der Trägheitskraft, die durch die Bewegung des Betätigungskolbens 81 und der Betätigungsstange 195 erzeugt wird, und von der Reibungskraft, die zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Zylinders 194c und der äußeren Umfangsoberfläche der Betätigungsstange 195 und der zwischen der inneren Umfangsoberfläche des ersten zylindrischen hohlen Abschnittes 80 und der äußeren Umfangsoberfläche des Betätigungskolbens 81 erzeugt wird, gestört wird.
Folglich wird bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Betriebspunkt der ersten Ventilsteuervorrichtung 19 ebenfalls genau als Reaktion auf Änderungen in dem Wert des Signales verschoben, daß die thermodynamische Eigenschaft der Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt. Weiterhin kann der Freiheitsgrad bezüglich der Auslegung der ersten Ventilsteuervorrichtung 19 im Vergleich zu der ersten und zweiten Ausführungsform erhöht werden, da die axiale Position der Betätigungsstange 195 indirekt durch das Solenoid 620 gesteuert wird. Zum Beispiel kann die rückstellende Kraft der Vorspannfeder 196 leicht erhöht werden, ohne daß die Größe des Solenoids 620 vergrößert wird.

Claims

1. Schiefscheibenkühlkompressor mit einem Kompressorgehäuse (20) mit einem Mittelabschnitt, einer vorderen Endplatte (23) an einem Ende und einer hinteren Endplatte (24) an seinem anderen Ende, wobei das Gehäuse einen mit einer Mehrzahl von Zylindern (70) versehenen Zylinderblock (21) und eine Kurbelkammer (22) benachbart zu dem Zylinderblock aufweist, einem Kolben (71), der gleitend verschiebbar in jeden der Zylinder eingepaßt ist, einem mit den Kolben gekoppelten Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen der Kolben innerhalb der Zylinder, wobei der Antriebsmechanismus eine drehbar in dem Gehäuse gelagerte Antriebswelle (26), einen mit der Antriebswelle gekoppelten und damit drehbaren Rotor (40) und Koppelmittel (50, 60, 72) zum antreibenden Koppeln des Rotors an die Kolben derart aufweist, daß die Drehbewegung des Rotors in eine Hin- und Herbewegung der Kolben umgewandelt wird, das Koppelmittel ein Teil (50) mit einer Oberfläche aufweist, die in einem Neigungswinkel relativ zu der Antriebswelle vorgesehen ist, der Neigungswinkel des Teiles zum Variieren der Hubhöhe der Kolben und der Kapazität des Kompressors einstellbar ist, die hintere Endplatte (24) eine Ansaugkammer (241) und eine Auslaßkammer (251) aufweist, einem zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer verbundenen Durchgang (150) und Ventilmittel zum Steuern des Schließens und Öffnens des Durchganges zum Variieren der Kapazität des Kompressors durch Einstellen des Neigungswinkels, wobei das Ventilmittel erstes Ventilsteuermittel (19) mit einem Ventilteil (193a) zum Steuern des Öffnens und Schließens des Durchganges als Reaktion auf Änderungen im Kühlmitteldruck in dem Kompressor und zweites Ventilsteuermittel (29) zum Steuern des Betriebspunktes des ersten Ventilsteuermittels (19) als Reaktion auf Änderungen in einer thermodynamischen Eigenschaft eines Kühlmittelkreislaufes einschließlich des Schiefscheibenkühlkompressors aufweist, das zweite Ventilsteuermittel ein Betätigungsteil (195) zum Ausüben einer einstellbaren Kraft auf das erste Ventilsteuermittel zum einstellbaren Steuern des Betriebspunktes des ersten Ventilsteuermittels aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (193a) und das Betätigungsteil (195) durch ein elastisches Mittel (196) gekoppelt sind, wodurch das elastische Mittel das Ventilteil vor jeder Trägheitskraft schützt, die durch die Bewegung des Betätigungsteiles erzeugt wird.

2. Kompressor nach Anspruch 1, bei dem das erste Ventilsteuermittel (19) einen sich in Längsrichtung ausdehnenden und zusammenziehenden Balgen (193) und ein an einem Ende des Balgens angebrachtes Ventilelement (193b) so aufweist, daß der Durchgang geöffnet und geschlossen wird.

3. Kompressor nach Anspruch 2, bei dem der Balgen (193) eine Vorspannkraft in eine Richtung zu der geschlossenen Position des Ventilelementes (193b) ausübt.

4. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Mittel zum Anlegen einer einstellbaren Kraft ein Solenoid (292) aufweist.

5. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Ventilsteuermittel (29) weiter mindestens eine Leitung (299) aufweist, die Kühlmittelgas von der Auslaßkammer (251) zu dem Mittel (195) zum Anlegen einer einstellbaren Kraft leitet, so daß eine zusätzliche einstellbare Kraft an das erste Ventilsteuermittel angelegt wird.

6. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das elastische Mittel (196) weiterhin das Ventilteil vor der Reibungskraft schützt, die in dem zweiten Ventilsteuermittel erzeugt wird.

7. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die thermodynamische Eigenschaft die Temperatur der Luft ist, die einen Verdampfer in dem Kühlmittelkreislauf verläßt.

8. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die thermodynamische Eigenschaft der Druck in einem Auslaß eines Verdampfers in dem Kühlmittelkreislauf ist.

9. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das elastische Mittel eine Vorspannfeder (196) ist.

10. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Betätigungsteil eine einstellbare Gasdruckkraft auf das Ventilsteuermittel ausübt, das Mittel zum Anlegen einer einstellbaren Gasdruckkraft einen hohlen Abschnitt (80), der mit der Auslaßkammer (251) verbunden ist, und ein Kolbenteil (81), das verschiebbar in dem hohlen Abschnitt vorgesehen ist, aufweist, wodurch der hohle Abschnitt in einen Raum (801), der in der Auslaßkammer angeordnet ist, und einen Raum (802), der von der Auslaßkammer getrennt ist, unterteilt wird, der erste Raum mit dem zweiten Raum durch eine Lücke zwischen einer inneren Oberfläche des hohlen Abschnittes und einer äußeren Oberfläche des Kolbenteiles in Verbindung steht, das zweite Ventilsteuermittel weiter einen Verbindungsweg (901, 614, 615, 902), der den zweiten Raum mit der Ansaugkammer (241) verbindet, und eine Ventilsteuervorrichtung (600), die das Schließen des Verbindungsweges zum Verändern des Druckes in dem zweiten Raum von dem Auslaßkammerdruck zu dem Ansaugkammerdruck steuert, aufweist.

11. Kompressor nach Anspruch 10, bei dem der hohle Abschnitt (80) zylindrisch ist.

12. Kompressor nach Anspruch 11, bei dem das Kolbenteil (81) zylindrisch ist.