Die Erfindung bezieht sich auf ein Verdrängungsregelventil,
das in Verdrängungskompressoren mit variabler Förderleistung
eingebaut ist, die in Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verdrängungsre
gelventil, das die Strömungsrate eines Kühlgases zwischen einer
Auslaßkammer und einer Kurbelkammer regelt und einen Mechanismus
zum Verändern eines Vorgabewertes eines Saugdrucks umfaßt, bei
dem das Regelventil betreibbar ist.
Ein typischer Verdrängungskompressor mit variabler Förder
leistung hat eine Nockenplatte, die neigbar auf einer Antriebs
welle gelagert ist. Die Neigung der Nockenplatte wird auf der
Grundlage des Unterschiedes zwischen dem Druck in einer Kurbel
kammer und dem Druck in Zylinderbohrungen geregelt. Der Hub je
des Kolbens wird durch die Neigung der Nockenplatte verändert.
Entsprechend verändert sich die Verdrängung des Kompressors
durch den Hub jedes Kolbens und wird dadurch bestimmt. Der Kom
pressor ist mit einer Auslaßkammer und einer Kurbelkammer verse
hen, die durch einen Zuführdurchtritt verbunden sind. Ein Ver
drängungsregelventil ist in dem Zuführdurchtritt angeordnet. Das
Verdrängungsregelventil regelt die Strömungsrate von der Auslaß
kammer in die Kurbelkammer, wodurch der Druck in der Kurbelkam
mer geregelt wird. Entsprechend wird der Unterschied zwischen
dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in den Zylinderboh
rungen durch das Regelventil geregelt.
Die JP 3-23385 A offenbart ein derartiges Verdrängungsre
gelventil, das in einem Verdrängungskompressor mit variabler
Förderleistung verwendet wird. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, umfaßt
ein Regelventil 101 ein Gehäuse 102. Ein Ventilsitz 103 ist an
dem oberen Abschnitt des Gehäuses 102 gebildet. Ein Ventilloch
104 ist in dem Ventilsitz 103 ausgebildet. Ein Ventilkörper 105
ist auf einer Stange 106 vorgesehen, die sich durch das Ventil
loch 104 erstreckt. Der Ventilkörper 105 ist in einer Hochdruck
kammer 109 in Gegenüberlage zum Ventilsitz 103 angeordnet, um
das Ventilloch 104 zu öffnen und zu schließen. Die Stange 106
verbindet den Ventilkörper 105 mit einem Balg 108, der in einer
Niederdruckkammer 107 angeordnet ist. Ein Saugdruck Ps wird in
die Niederdruckkammer 107 eingeführt. Der Balg 108 weitet sich
auf und zieht sich zusammen in Übereinstimmung mit dem Saugdruck
Ps. Die Hochdruckkammer 109 ist mit einem Auslaßdruckbereich in
dem Kompressor durch einen Zuführdurchtritt verbunden. Daher
wird ein Auslaßdruck Pd in die Hochdruckkammer 109 eingeführt.
Eine Mitteldruckkammer 110 ist in dem Gehäuse 102 zwischen der
Hochdruckkammer 109 und der Niederdruckkammer 107 gebildet. Die
Mitteldruckkammer 110 steht mit der Hochdruckkammer 109 durch
das Ventilloch 104 in Verbindung und ist mit der Kurbelkammer
durch den Zuführdurchtritt verbunden.
Ein Solenoid 111 ist am Boden des Gehäuses 102 befestigt.
Ein feststehender Stahlkern 113 ist am oberen Abschnitt des So
lenoids 111 vorgesehen. Ein Stahltauchkolben 112 ist in dem So
lenoid 111 angeordnet und bewegt sich entlang der Achse des
Tauchkolbens 112. Eine Stange 112a ist mit dem Tauchkolben 112
gekoppelt und erstreckt sich durch den feststehenden Kern 113.
Eine Spule 114 ist um den Tauchkolben 112 und den feststehenden
Kern 113 gewickelt. Das obere Ende der Stange 112a haftet an der
Innenwand des Balgs 108 an. Eine Feder 115 erstreckt sich zwi
schen dem unteren Ende des Tauchkolbens 112 und dem Boden des
Solenoids 111. Die Feder 115 spannt den Tauchkolben 112 nach
oben vor. Die Feder 115 spannt nämlich den Ventilkörper 105 in
einer Richtung vor, in der der Ventilkörper 105 von dem Ventil
sitz 103 getrennt wird, um das Ventilloch 104 zu öffnen.
Eine (nicht gezeigte) externe Regeleinheit schickt einen
elektrischen Strom zur Spule 114. Die magnetische Anziehungs
kraft, die zwischen dem Tauchkolben 112 und dem feststehenden
Kern 113 erzeugt wird, verändert sich mit der Stärke des Stroms
von der externen Regeleinheit. Die Stärke der Kraft, die den
Tauchkolben 112 nach oben stößt, oder die Kraft zum Trennen des
Ventilkörpers 105 vom Ventilsitz 103 entspricht der Stärke der
Anziehungskraft. Wenn das Solenoid 111 angeregt wird, zieht der
höhere Saugdruck Ps den Balg 108 zusammen und senkt den Tauch
kolben 112 ab. Dadurch wird der Ventilkörper 105 zum Schließen
des Ventillochs 104 gebracht. Im Gegensatz dazu weitet ein ge
ringerer Saugdruck Ps den Balg 108 auf und hebt den Ventilkörper
105 an. Dadurch wird das Ventilloch 104 geöffnet. Auf diese Wei
se wird die Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 105 und dem
Ventilloch 104 in Übereinstimmung mit dem Saugdruck Ps einge
stellt. Eine Größe des Saugdrucks Ps, die erforderlich ist, um
den Ventilkörper 105 abzusenken, nämlich um den Ventilkörper 105
auf den Ventilsitz 103 zu zu bewegen, wird in Übereinstimmung
mit der Anziehungskraft verändert, die zwischen dem Tauchkolben
und dem Halter 113 erzeugt wird.
Das vorstehend beschriebene herkömmliche Regelventil 103 hat
die folgenden Nachteile.
Ein auf einem Fahrzeug montierter Kompressor ist mit einem
externen Kühlkreislauf verbunden, der einen Verdichter umfaßt.
Wenn das Fahrzeug im Sommer in einem Verkehrsstau steckenbleibt,
verringert sich die Wärmetauschkapazität des Verdichters bemer
kenswert. In diesem Fall schließt der Ventilkörper 105 das Ven
tilloch 104 und die Verdrängung des Kompressors wird maximal.
Der Auslaßdruck Pd wird somit extrem hoch und der Druck Pc in
der Kurbelkammer nähert sich dem Saugdruck Ps. Der hohe Auslaß
druck wirkt auf die obere Fläche des Ventilkörpers 105. Der
Druck in der Mitteldruckkammer 110 oder der Druck Pc in der Kur
belkammer wirkt auf die Bodenfläche des Ventilkörpers 105. Die
ser Unterschied zwischen den Drücken Pd und Pc drückt den Ven
tilkörper 105 stark gegen den Ventilsitz 103. Dadurch ver
schlechtert sich das Ansprechverhalten des Ventilkörpers 105 be
züglich des Saugdrucks Ps.
Wenn die Kühllast abfällt, solange die Verdrängung des Kom
pressors maximal ist, muß die Verdrängung des Kompressors ver
ringert werden. Zur Verringerung der Kompressorverdrängung in
einem derartigen Zustand muß die Öffnungsfläche zwischen dem
Ventilkörper 105 und dem Ventilloch 104 vergrößert werden. Der
Ventilkörper 105 muß daher mit einer Kraft bewegt werden, die
größer als der Unterschied zwischen dem Auslaßdruck Pd und dem
Druck Pc in der Kurbelkammer ist. Das heißt, daß die zwischen
dem Tauchkolben 112 und dem feststehenden Kern 113 erzeugte An
ziehungskraft verstärkt werden muß, um die Öffnungsfläche zwi
schen dem Ventilkörper 105 und dem Ventilloch 104 zu vergrößern.
Dies erfordert ein größeres Solenoid 111. Ein großes Solenoid
111 verbraucht eine relativ große Strommenge und vergrößert so
mit die Last auf die Lichtmaschine.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Regelventil für einen Verdrängungskompressor mit variabler
Förderleistung zu schaffen, das die Öffnung eines Ventillochs
durch einen Ventilkörper genau regelt.
Damit soll auch ein Regelventil für einen Verdrängungskom
pressor mit variabler Förderleistung geschaffen werden, das ein
kompaktes Solenoid aufweist.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe offenbart die
vorliegende Erfindung ein Regelventil eines Verdrängungskompres
sors mit variabler Förderleistung, das die Auslaßverdrängung auf
der Grundlage einer Regelung einer Neigung einer Nockenplatte
einstellt, die in einer Kurbelkammer angeordnet ist. Der Kom
pressor umfaßt einen Kolben, der an die Nockenplatte wirkgekop
pelt ist und in einer Zylinderbohrung angeordnet ist. Der Zylin
der verdichtet ein Gas, das der Zylinderbohrung von einem ersten
Bereich zugeführt wird, und läßt das verdichtete Gas in einen
zweiten Bereich aus. Die Neigung der Nockenplatte ist auf der
Grundlage des Drucks in der Kurbelkammer variabel. Der Kompres
sor umfaßt einen Zuführdurchtritt zur Verbindung des zweiten Be
reichs mit der Kurbelkammer. Das Regelventil ist auf halbem Wege
in dem Zuführdurchtritt gesetzt, um die Menge des Gases einzu
stellen, die in die Kurbelkammer von dem zweiten Bereich durch
den Zuführdurchtritt eingeführt wird, um den Druck in der Kur
belkammer zu regeln. Das Regelventil weist ein Gehäuse auf, das
ein Ventilloch und eine Ventilkammer hat, die jeweils auf halbem
Wege in dem Zuführdurchtritt angeordnet sind. Das Ventilloch hat
eine Öffnung und steht mit der Ventilkammer durch die Öffnung in
Verbindung. Ein Ventilkörper liegt der Öffnung gegenüber und ist
in der Ventilkammer angeordnet, um die Öffnungsabmessung des Ven
tillochs einzustellen. Der Ventilkörper ist in einer ersten
Richtung und in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten
zweiten Richtung beweglich. Der Ventilkörper bewegt sich in der
ersten Richtung, um das Ventilloch zu öffnen. Der Ventilkörper
bewegt sich in der zweiten Richtung, um das Ventilloch zu
schließen. Ein Reaktionselement reagiert auf den Druck in dem
ersten Bereich. Eine erste Stange ist zwischen das Reaktionsele
ment und den Ventilkörper gesetzt. Das Reaktionselement bewegt
den Ventilkörper in der zweiten Richtung über die erste Stange
in Übereinstimmung mit einem Anstieg des Drucks im ersten Be
reich. Ein Solenoid ist zum Reaktionselement bezüglich des Ven
tilkörpers entgegengesetzt angeordnet. Das Solenoid hat einen
feststehenden Kern, einen Tauchkolben, der dem Kern gegenüber
liegt, um sich auf den Kern zu oder davon weg zu bewegen, und
eine Tauchkolbenkammer, in der der Tauchkolben untergebracht
ist. Ein an das Solenoid geschickter elektrischer Strom erzeugt
eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Kern und dem
Tauchkolben in Übereinstimmung mit einer Stärke des Stroms. Eine
zweite Stange ist zwischen den Tauchkolben und den Ventilkörper
gesetzt, um den Ventilkörper entweder in die erste Richtung oder
die zweite Richtung durch die magnetische Anziehungskraft zu
drängen. Entweder der zweite Bereich oder die Kurbelkammer ist
mit der Ventilkammer verbunden, und die andere von beiden ist
mit dem Ventilloch und der Tauchkolbenkammer verbunden.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen angenom
men wird, daß sie neu sind, werden in Einzelheiten in den beige
fügten Patentansprüchen dargelegt. Die Erfindung sowie ihre Auf
gabe und ihre Vorteile werden am besten unter Bezugnahme auf die
folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungs
beispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verständlich.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht, die ein Regelventil ge
mäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die das Re
gelventil der Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht, die einen Verdrängungs
kompressor mit variabler Förderleistung darstellt, der das Re
gelventil der Fig. 1 umfaßt;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die einen
Kompressor darstellt, wenn die Neigung der Taumelscheibe maximal
ist;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die einen
Kompressor darstellt, wenn die Neigung der Taumelscheibe minimal
ist;
Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die ein Regelventil ge
mäß einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dar
stellt; und
Fig. 7 ist eine Querschnittansicht, die ein herkömmliches
Regelventil darstellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausfüh
rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrie
ben.
Ein Regelventil für einen Verdrängungskompressor mit varia
bler Förderleistung gemäß einem erfindungsgemäßen ersten Ausfüh
rungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5
beschrieben.
Zunächst wird der Aufbau des Verdrängungskompressors mit va
riabler Förderleistung beschrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt ist,
ist ein vorderes Gehäuse 12 an einer vorderen Stirnfläche eines
Zylinderblocks 11 befestigt. Ein hinteres Gehäuse 13 ist an ei
ner hinteren Stirnfläche des Zylinderblocks 11 mit einer Ventil
platte 14 befestigt. Eine Kurbelkammer 15 ist durch die Innen
wände des vorderen Gehäuses 12 und die vordere Stirnfläche des
Zylinderblocks 11 gebildet.
Eine Antriebswelle 16 ist drehbar in dem vorderen Gehäuse 12
und dem Zylinderblock 11 gelagert. Das vordere Ende der An
triebswelle 16 steht von der Kurbelkammer 15 vor und daran ist
eine Riemenscheibe 17 befestigt. Die Riemenscheibe 17 ist direkt
mit einer externen Antriebsquelle (ein Fahrzeugmotor E in diesem
Ausführungsbeispiel) durch einen Riemen 18 gekoppelt. Der Kom
pressor dieses Ausführungsbeispiels ist ein Verdrängungskompres
sor mit variabler Förderleistung in kupplungsfreier Bauart, der
keine Kupplung zwischen der Antriebswelle 16 und der externen
Antriebsquelle hat. Die Riemenscheibe 17 ist durch das vordere
Gehäuse 12 mit einem Schrägkugellager 19 gelagert. Das Schrägku
gellager 19 überträgt Axial- und Radiallasten, die auf die Rie
menscheibe 17 wirken, auf das Gehäuse 12.
Eine Lippendichtung 20 ist zwischen der Antriebswelle 16 und
dem vorderen Gehäuse 12 zur Abdichtung der Kurbelkammer 15 ange
ordnet.
Eine im wesentlichen scheibenförmige Taumelscheibe 22 ist
durch die Antriebswelle 16 in der Kurbelkammer 15 so gelagert,
daß sie entlang der Achse der Welle 16 gleitfähig ist und der
Achse gegenüber neigbar ist. Die Taumelscheibe 22 ist mit einem
Paar Führungszapfen 23 versehen, von denen jeder eine Führungs
kugel an seinem freien Ende hat. Die Führungszapfen 23 sind an
der Taumelscheibe 23 befestigt. Ein Rotor 21 ist an der An
triebswelle 16 in der Kurbelkammer 15 befestigt. Der Rotor 21
dreht sich einstückig mit der Antriebswelle 16. Der Rotor 21 hat
einen Stützarm 24, der zur Taumelscheibe 22 vorsteht. Ein Paar
Führungslöcher 25 sind in dem Stützarm 24 ausgebildet. Jeder
Führungszapfen 23 ist gleitfähig in das entsprechende Führungs
loch 25 eingepaßt. Das Zusammenwirken des Arms 24 und der Füh
rungszapfen 23 ermöglicht es, daß sich die Taumelscheibe 22 zu
sammen mit der Antriebswelle 16 dreht. Das Zusammenwirken führt
auch das Neigen der Taumelscheibe 22 und die Bewegung der Tau
melscheibe 22 entlang der Achse der Antriebswelle 16. Mit einem
Zurückgleiten der Taumelscheibe 22 zum Zylinderblock 11 nimmt
die Neigung der Taumelscheibe 22 ab.
Eine Schraubenfeder 26 ist zwischen dem Rotor 21 und der
Taumelscheibe 22 angeordnet. Die Feder 26 spannt die Taumel
scheibe 22 in Rückwärtsrichtung vor bzw. in einer Richtung, in
der die Neigung der Taumelscheibe 22 abnimmt. Der Rotor 21 ist
an seiner hinteren Stirnfläche mit einem Vorsprung 21a versehen.
Eine Anlage der Taumelscheibe 22 an dem Vorsprung 21 verhindert,
daß die Neigung der Taumelscheibe 22 eine vorbestimmte Maximal
neigung übersteigt.
Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, ist eine Schließkam
mer 27 an dem mittleren Abschnitt des Zylinderblocks 11 defi
niert und erstreckt sich entlang der Achse der Antriebswelle 16.
Ein hohles zylindrisches Schließelement 28 ist in der Schließ
kammer 27 untergebracht. Das Schließelement 28 gleitet entlang
der Achse der Antriebswelle 16. Das Schließelement 28 hat einen
Abschnitt 28a mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 28b mit
kleinem Durchmesser. Eine Schraubenfeder 29 ist zwischen einem
Absatz, der durch den Abschnitt 28a mit großem Durchmesser und
den Abschnitt 28b mit kleinem Durchmesser definiert ist, und ei
ner Wand der Schließkammer 27 angeordnet. Die Schraubenfeder 29
spannt das Schließelement 28 in Richtung zur Taumelscheibe 22
vor.
Das hintere Ende der Antriebswelle 16 ist in das Schließele
ment 28 eingefügt. Das Radiallager 30 ist an der Innenwand des
Abschnitts 28a mit großem Durchmesser des Schließelements 28
durch einen Sprengring 31 befestigt. Daher bewegt sich das Ra
diallager 30 zusammen mit dem Schließelement 28 entlang der Ach
se der Antriebswelle 16. Das hintere Ende der Antriebswelle 16
ist durch die Innenwand der Schließkammer 27 unter Zwischenlage
des Radiallagers 30 und des Schließelements 28 gelagert.
Ein Saugdurchtritt 32 ist an dem mittleren Abschnitt des
hinteren Gehäuses 13 und der Ventilplatte 14 definiert. Der
Durchtritt 32 erstreckt sich entlang der Achse der Antriebswelle
16 und steht mit der Schließkammer 27 in Verbindung. Der
Saugdurchtritt 32 dient als ein Saugdruckbereich. Eine Positio
nierfläche 33 ist auf der Ventilplatte 14 um die innere Öffnung
des Saugdurchtritts 32 ausgebildet. Das hintere Ende des Schlie
ßelements 28 liegt an der Positionierfläche 33 an. Ein Anliegen
des Schließelements 28 an der Positionierfläche 33 verhindert,
daß sich das Schließelement 28 nach hinten weg von dem Rotor 21
bewegt. Das Anliegen trennt auch den Saugdurchtritt 32 von der
Schließkammer 27.
Ein Axiallager 34 ist auf der Antriebswelle 16 gelagert und
zwischen der Taumelscheibe 22 und dem Schließelement 28 angeord
net. Das Axiallager 34 gleitet entlang der Achse der Antriebs
welle 16. Die Kraft der Schraubenfeder 29 hält das Axiallager 34
dauerhaft zwischen der Taumelscheibe 22 und dem Schließelement
28. Das Axiallager 34 verhindert, daß die Drehung der Taumel
scheibe 22 auf das Schließelement 28 übertragen wird.
Die Taumelscheibe 22 bewegt sich nach hinten, wenn ihre Nei
gung abnimmt. Mit ihrer Rückwärtsbewegung stößt die Taumelschei
be 22 das Schließelement 28 über das Axiallager 34 nach hinten.
Entsprechend bewegt sich das Schließelement 28 in Richtung zur
Positionierfläche 33 gegen die Kraft der Schraubenfeder 29. Wie
in Fig. 5 gezeigt ist, liegt das hintere Ende des Schließele
ments 28 an der Positionierfläche 53 an, wenn die Taumelscheibe
22 die Minimalneigung erreicht. In diesem Zustand ist das
Schließelement 28 in der geschlossenen Position angeordnet, um
die Schließkammer 27 von dem Saugdurchtritt 32 zu trennen.
Eine Vielzahl Zylinderbohrungen 11a erstreckt sich durch den
Zylinderblock 11. Sie sind um die Achse der Antriebswelle 16 an
geordnet. Die Zylinderbohrungen 11a sind in gleichmäßigen Ab
ständen voneinander beabstandet. Ein Einzelkopfkolben 35 ist in
jeder Zylinderbohrung 11a untergebracht. Ein Paar halbkugelför
miger Gleitstücke 36 ist zwischen jedem Kolben 35 und der Tau
melscheibe 22 eingepaßt. Ein halbkugelförmiger Abschnitt und ein
ebener Abschnitt sind an jedem Gleitstück 36 definiert. Der
halbkugelförmige Abschnitt ist in gleitendem Kontakt mit dem
Kolben 35, während der ebene Abschnitt in gleitendem Kontakt mit
der Taumelscheibe 22 ist. Die Taumelscheibe 22 wird durch die
Antriebswelle 16 durch den Rotor 21 gedreht. Die Drehbewegung
der Taumelscheibe 22 wird auf jeden Kolben 35 durch Gleitstücke
36 übertragen und in eine lineare Hin- und Herbewegung jedes
Kolbens 35 in der zugehörigen Zylinderbohrung 11a umgewandelt.
Eine ringförmige Saugkammer 37 ist in dem hinteren Gehäuse
13 definiert. Die Saugkammer 37 steht mit der Schließkammer 27
über ein Verbindungsloch 45 in Verbindung. Eine ringförmige Aus
laßkammer 38 ist um die Saugkammer 37 herum in dem hinteren Ge
häuse 13 definiert. Saugöffnungen 39 und Auslaßöffnungen 40 sind
in der Ventilplatte 14 ausgebildet. Jede Saugöffnung 39 und jede
Auslaßöffnung 40 entspricht einer der Zylinderbohrungen 11a.
Saugventilklappen 41 sind auf der Ventilplatte 14 ausgebildet.
Jede Saugventilklappe 41 entspricht einer der Saugöffnungen 39.
Auslaßventilklappen 42 sind auf der Ventilplatte 14 ausgebildet.
Jede Auslaßventilklappe 42 entspricht einer der Auslaßöffnungen
40.
Mit der Bewegung jedes Kolbens 35 von seinem oberen Totpunkt
zu seinem unteren Totpunkt in der zugehörigen Zylinderbohrung
11a wird Kühlgas aus der Saugkammer 37 in jede Zylinderbohrung
11a durch die zugehörige Saugöffnung 39 eingesaugt, während die
zugehörige Saugventilklappe 41 zum Aufbiegen in eine offene Po
sition gebracht wird. Mit der Bewegung jedes Kolbens 35 von dem
unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt in der zugehörigen Zylin
derbohrung 11a wird das Kühlgas in der Zylinderborung 11a ver
dichtet und in die Auslaßkammer 38 durch die Auslaßöffnung 40
ausgelassen, während die zugehörige Auslaßventilklappe 42 zum
Aufbiegen in eine offene Position gebracht wird. Rückhalteele
mente 43 sind auf der Ventilplatte 14 ausgebildet. Jedes Rück
halteelement 43 entspricht einer der Auslaßventilklappen 42. Der
Öffnungsgrad jeder Auslaßventilklappe wird durch den Kontakt der
Ventilklappe 42 und dem zugehörigen Rückhalteelement 43 defi
niert.
Ein Axiallager 44 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 12 und
dem Rotor 21 angeordnet. Das Axiallager 44 nimmt die Reaktions
kraft der Gasverdichtung auf, die auf den Rotor 21 durch die
Kolben 35 und die Taumelscheibe 22 wirkt.
Ein Druckfreigabedurchtritt 46 ist an dem mittleren Ab
schnitt der Antriebswelle 16 definiert. Der Druckfreigabedurch
tritt 46 hat einen Einlaß 46a, der in der Kurbelkammer 15 in der
Nähe der Lippendichtung 20 mündet, und einen Auslaß 46b, der im
Inneren des Schließelements 28 mündet. Ein Druckfreigabeloch 47
ist in der Umfangswand in der Nähe des hinteren Endes des
Schließelements 28 ausgebildet. Das Loch 47 setzt das Innere des
Schließelements 28 mit der Schließkammer 27 in Verbindung.
Ein Zuführdurchtritt 48 ist in dem hinteren Gehäuse 13, der
Ventilplatte 14 und dem Zylinderblock 11 definiert. Der Zuführ
durchtritt 48 setzt die Auslaßkammer 38 mit der Kurbelkammer 15
in Verbindung. Ein Verdrängungsregelventil 49 ist in dem hinte
ren Gehäuse 13 auf halbem Wege in dem Zuführdurchtritt 48 unter
gebracht. Ein Druckeinführdurchtritt 50 ist in dem hinteren Ge
häuse 13 definiert. Der Durchtritt 50 setzt das Regelventil 49
mit dem Saugdurchtritt 32 in Verbindung, wodurch ein Saugdruck
Ps in das Regelventil 49 eingeführt wird.
Eine Auslaßöffnung 51 ist in dem Zylinderblock 11 definiert
und steht mit der Auslaßkammer 38 in Verbindung. Die Auslaßöff
nung 51 ist mit dem Saugdurchtritt 32 durch einen externen Kühl
kreislauf 52 verbunden. Der externe Kühlkreislauf 52 umfaßt ei
nen Verdichter 53, ein Entspannungsventil 54 und einen Verdamp
fer 55. Ein Temperatursensor 56 ist in der Nähe des Verdampfers
55 angeordnet. Der Temperatursensor 56 erfaßt die Temperatur des
Verdampfers 55 und gibt Signale, die sich auf die erfaßte Tempe
ratur beziehen, an eine Regelrecheneinheit 57 aus. Die Regelre
cheneinheit 57 ist mit verschiedenen Vorrichtungen verbunden,
die eine Temperatureinstelleinrichtung 58, einen Fahrgastzellen
temperatursensor 58a und einen Klimaanlagenstartschalter 59 um
fassen. Ein Fahrgast wählt eine gewünschte Fahrgastzellentempe
ratur oder eine Solltemperatur durch die Temperatureinstellein
richtung 58 aus.
Die Recheneinheit 57 nimmt Signale, die sich auf eine Soll
temperatur beziehen, von der Temperatureinstelleinrichtung 58,
Signale, die sich auf eine erfaßte Verdampfertemperatur bezie
hen, von dem Temperatursensor 56, und Signale, die sich auf eine
erfaßte Fahrgastzellentemperatur beziehen, von dem Temperatur
sensor 58a auf. Auf der Grundlage der aufgenommenen Signale
weist die Recheneinheit 57 die Antriebsschaltung 60 an, einen
elektrischen Strom mit einer vorbestimmten Stärke der Spule 86
eines Solenoids 62, das später beschrieben wird, in dem Regel
ventil 49 zuzusenden. Zusätzlich zu den oben aufgeführten Daten
kann die Recheneinheit 57 andere Daten wie beispielsweise die
Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle und die Motordrehzahl E
zum Bestimmen der Stärke des zu dem Regelventil 49 gesendeten
Stroms verwenden.
Der Aufbau des Regelventils 49 wird nun beschrieben.
Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, umfaßt das Regelven
til 49 ein Gehäuse 61 und das Solenoid 62, die aneinander befe
stigt sind. Eine Ventilkammer 63 ist zwischen dem Gehäuse 61 und
dem Solenoid 62 definiert. Die Ventilkammer 63 ist mit der Aus
laßkammer 38 durch eine erste Öffnung 67 und den Zuführdurch
tritt 48 verbunden. Ein Ventilkörper 64 ist in der Ventilkammer
63 angeordnet. Ein Ventilloch 66 ist so definiert, daß es sich
axial in dem Gehäuse 61 erstreckt, und es mündet in der Ventil
kammer 63. Der Bereich um die Öffnung des Ventillochs 66 dient
als ein Ventilsitz, mit dem ein oberes Ende 64a des Ventilkör
pers 64 in Kontakt tritt. Eine erste Schraubenfeder 65 erstreckt
sich zwischen einem Absatz 64b, der auf dem Ventilkörper 64 de
finiert ist, und einer Wand der Ventilkammer 63.
Eine Druckfühlkammer 68 ist an dem oberen Abschnitt des Ge
häuses 61 definiert. Die Druckfühlkammer 68 ist fit einem Balg
70 versehen und mit dem Saugdurchtritt 32 durch eine zweite Öff
nung 69 und den Druckeinführdurchtritt 50 verbunden. Ein Saug
druck Ps in dem Saugdurchtritt 32 wird somit in die Kammer 68
über den Durchtritt 50 eingeführt. Der Balg 70 dient als ein
Druckfühlelement zum Erfassen des Saugdrucks Ps. Ein erstes Füh
rungsloch 71 ist in dem Gehäuse 61 zwischen der Druckfühlkammer
68 und dem Ventilloch 66 definiert. Die Achse des ersten Füh
rungslochs 71 ist zur Achse des Ventillochs 66 ausgerichtet. Das
erste Führungsloch 71 umfaßt einen Abschnitt 71a mit großem
Durchmesser und einen Abschnitt 71b mit kleinem Durchmesser. Der
Abschnitt 71a hat einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich
dem Durchmesser des Ventillochs 66 ist, und steht mit dem Loch
66 in Verbindung. Der Abschnitt 71b ist geringfügig enger als
der Abschnitt 71a. Der Abschnitt 71a mit großem Durchmesser wird
gleichzeitig mit der Bildung des Ventillochs 66 ausgebildet.
Der Balg 70 ist mit dem Ventilkörper 64 durch eine erste
Stange 72 verbunden, die einstückig mit dem Ventilkörper 64 aus
gebildet ist. Die erste Stange 72 hat einen Abschnitt 72a mit
großem Durchmesser und einen Abschnitt 72b mit kleinem Durchmes
ser. Der Abschnitt 72a mit großem Durchmesser erstreckt sich
durch den Abschnitt 71b mit kleinem Durchmesser des ersten Füh
rungslochs 71 und gleitet darin. Der Durchmesser des Abschnitts
72a ist kleiner als der Durchmesser des Ventillochs 66 und ist
kleiner als der Durchmesser des Abschnitts 71a mit großem Durch
messer des ersten Führungslochs 71. In anderen Worten ausge
drückt ist die Querschnittfläche des Abschnitts 72a kleiner als
die Querschnittfläche des Ventillochs 66. Der Abschnitt 72b mit
kleinem Durchmesser erstreckt sich durch das Ventilloch 66 zwi
schen dem Abschnitt 72a mit großem Durchmesser und dem Ventil
körper 64. Ein Spiel zwischen dem Abschnitt 72b mit kleinem
Durchmesser und dem Ventilloch 66 ermöglicht das Strömen des
Kühlgases. Der Abschnitt 72b mit kleinem Durchmesser ist mit dem
oberen Ende 64a des Ventilkörpers 64 durch einen kegligen Ab
schnitt 73 verbunden. Der Durchmesser des kegligen Abschnittes
73 steigt in Richtung zum Ventilkörper 64 an.
Eine dritte Öffnung 74 ist in dem Gehäuse 61 zwischen der
Ventilkammer 63 und der Druckfühlkammer 68 definiert. Die Öff
nung 74 erstreckt sich senkrecht zum Ventilloch 66. Das Ventil
loch 66 ist mit der Kurbelkammer 15 durch die dritte Öffnung 74
und den Zuführdurchtritt 48 verbunden.
Ein Aufnahmeloch 75 ist in dem mittleren Abschnitt des So
lenoids 62 definiert. Ein feststehender Stahlkern 76 ist in den
oberen Abschnitt des Lochs 75 eingepaßt. Eine Tauchkolbenkammer
77 ist durch den feststehenden Kern 76 und Innenwände des Lochs
75 am unteren Abschnitt des Lochs 75 in dem Solenoid 62 defi
niert. Ein zylindrischer Tauchkolben 78 ist in der Tauchkolben
kammer 78 untergebracht. Der Tauchkolben 78 gleitet entlang der
Kammer 77. Eine zweite Schraubenfeder 79 erstreckt sich zwischen
dem Tauchkolben 78 und dem Boden der Tauchkolbenkammer 77. Die
Kraft der zweiten Schraubenfeder 79 ist kleiner als die Kraft
der ersten Schraubenfeder 65. Ein zweites Führungsloch 80 ist in
dem feststehenden Kern 76 zwischen der Tauchkolbenkammer 77 und
der Ventilkammer 63 ausgebildet. Die Achse des zweiten Führungs
lochs 80 ist zur Achse des ersten Führungslochs 71 ausgerichtet.
Eine zweite Stange 81 ist einstückig mit dem Ventilkörper 64
ausgebildet und steht nach unten vom Boden des Ventilkörpers 64
vor. Die zweite Stange 81 ist in dem zweiten Führungsloch 80 un
tergebracht und gleitet demgegenüber. Die Querschnittfläche der
zweiten Stange 81 ist im wesentlichen gleich der Querschnittflä
che des Ventillochs 66. Die erste Feder 64b spannt den Ventil
körper 64 in der nach unten zeigenden Richtung vor, während die
zweite Feder 79 den Tauchkolben 78 in der nach oben zeigenden
Richtung vorspannt. Dadurch wird es möglich, daß das untere Ende
der zweiten Stange 81 dauerhaft mit dem Tauchkolben 78 in Kon
takt ist. In anderen Worten ausgedrückt bewegt sich der Ventil
körper 64 einstückig mit dem Tauchkolben 78 unter Zwischenlage
der zweiten Stange 81.
Eine kleine Kammer 84 ist durch die Innenwand des hinteren
Gehäuses 13 und den Umfang des Ventils 49 an einer Position de
finiert, die der dritten Öffnung 74 entspricht. Die kleine Kam
mer 84 ist mit dem Ventilloch 66 durch die dritte Öffnung 74
verbunden. Eine Verbindungsnut 82 ist in einer Seite des fest
stehenden Kerns 76 ausgebildet und mündet in der Tauchkolbenkam
mer 77. Ein Verbindungsdurchtritt 83 ist in dem mittleren Ab
schnitt des Gehäuses 61 zur Verbindung der Nut 82 mit der klei
nen Kammer 84 ausgebildet. Entsprechend ist die Tauchkolbenkam
mer 77 mit dem Ventilloch 66 durch die Nut 82, die kleine Kammer
84 und die dritte Öffnung 74 verbunden. Dadurch wird der Druck
in der Tauchkolbenkammer 77 mit dem Druck in dem Ventilloch 66
(Druck Pc in der Kurbelkammer 15) ausgeglichen. Der Tauchkolben
78 ist mit einem Durchgangsloch 85 versehen, das den oberen Ab
schnitt der Tauchkolbenkammer 77 mit dem unteren Abschnitt der
Kammer 77 in Verbindung setzt.
Eine zylindrische Spule 86 ist um den feststehenden Kern 76
und den Tauchkolben 78 gewickelt. Die Antriebsschaltung 60 ver
sorgt die Spule 86 auf der Grundlage von Befehlen von der Re
cheneinheit 57 mit elektrischem Strom. Die Recheneinheit 57 be
stimmt die Stärke des der Spule 86 zuzuführenden Stroms. Eine
Platte 90 aus magnetischem Material ist im Bodenabschnitt des
Solenoids 62 untergebracht.
Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Kompressors wird
nun beschrieben.
Sobald der Klimaanlagenstartschalter 59 an ist, wenn die
durch den Fahrgastzellentemperatursensor 58a erfaßte Temperatur
höher als die durch die Temperatureinstelleinrichtung 58 einge
stellte Solltemperatur ist, weist die Recheneinheit 57 an, daß
die Antriebsschaltung 60 das Solenoid 62 anregt. Entsprechend
wird ein elektrischer Strom mit einer vorbestimmten Stärke der
Spule 86 von der Antriebsschaltung 60 zugesandt. Dadurch wird
eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern
76 und dem Tauchkolben 78 in Übereinstimmung mit der Stromstärke
erzeugt, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Anzie
hungskraft wird auf den Ventilkörper 64 durch die zweite Stange
81 übertragen und drängt den Ventilkörper 64 gegen die Kraft der
ersten Feder 65 in eine Richtung, in der das Ventilloch 66 ge
schlossen wird. Andererseits verändert sich die Länge des Balgs
70 in Übereinstimmung mit dem Saugdruck Ps in dem Saugdurchtritt
32, der in die Druckfühlkammer 68 über den Druckeinführdurch
tritt 50 eingeführt wird. Diese Veränderung der Länge des Balgs
70 wird auf den Ventilkörper 64 durch die erste Stange 72 über
tragen. Je höher der Saugdruck Ps ist, desto kürzer wird der
Balg 70. Mit dem Verkürzen des Balgs 70 zieht der Balg 70 den
Ventilkörper 64 in einer Richtung, in der das Ventilloch 66 ge
schlossen wird.
Die Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 64 und dem Ven
tilloch 66 wird durch das Gleichgewicht einer Vielzahl von Kräf
ten bestimmt, die auf den Ventilkörper 64 wirken. Insbesondere
wird die Öffnungsfläche durch die Gleichgewichtsposition des
Körpers 64 bestimmt, die durch die Kraft des auf den Ventilkör
per 64 durch die zweite Stange 81 wirkenden Solenoids 62, die
Kraft des kauf den Ventilkörper 64 durch die erste Stange 72 wir
kenden Balgs 70 und die Kraft der ersten Feder 65 beeinflußt
wird.
Unter der Annahme, daß die Kühllast groß ist, ist der Saug
druck Ps hoch und die durch den Sensor 58a erfaßte Fahrzeugfahr
gastzellentemperatur ist bemerkenswert größer als die durch die
Temperatureinstelleinrichtung 58 erfaßte Solltemperatur. Die Re
cheneinheit 57 weist die Antriebsschaltung 60 an, der Spule 86
des Regelventils 49 einen Strom mit Stärke zuzusenden, die bei
einem größeren Unterschied zwischen der erfaßten Temperatur und
der Solltemperatur höher ist. Mit anderen Worten ausgedrückt
hebt die Recheneinheit 57 die Stärke des der Spule 86 zugeführ
ten Stroms mit einem Anstieg des Unterschieds zwischen der Fahr
gastzellentemperatur und der Solltemperatur an. Dadurch steigt
die Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 76 und dem
Tauchkolben 78 an, wodurch die sich ergebende Kraft ansteigt,
die den Ventilkörper 64 das Ventilloch 66 schließen läßt. Da
durch wird der Druck Ps abgesenkt, der zur Bewegung des Ventil
körpers 64 in einer Richtung erforderlich ist, in der das Ven
tilloch 66 geschlossen wird. In anderen Worten ausgedrückt wirkt
das Ventil 49 mit einem Anstieg der Stärke des Stroms zum Regel
ventil 49 derart, daß der Druck Ps, der erforderlich ist, um das
Ventil 49 zu schließen, auf einen geringeren Wert verringert
ist.
Eine kleinere Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 64
und dem Ventilloch 66 verringert die Menge des Kühlgasstroms von
der Auslaßkammer 38 in die Kurbelkammer 15 über den Zuführdurch
tritt 48. Das Kühlgas in der Kurbelkammer 15 strömt in die Saug
kammer 37 über den Druckfreigabedurchtritt 46 und das Druckfrei
gabeloch 47. Dadurch sinkt der Druck Pc in der Kurbelkammer 15.
Wenn die Kühllast groß ist, ist des weiteren der Saugdruck Ps
hoch. Entsprechend ist der Druck in jeder Zylinderbohrung 11a
hoch. Daher ist der Unterschied zwischen dem Druck Pc in der
Kurbelkammer 15 und dem Druck in jeder Zylinderbohrung 11a ge
ring. Dadurch steigt die Neigung der Taumelscheibe 22 an, wo
durch ermöglicht wird, daß der Kompressor mit einer großen Ver
drängung arbeitet.
Wenn das Ventilloch 66 in dem Regelventil 49 vollständig
durch den Ventilkörper 64 geschlossen ist, ist der Zuführdurch
tritt 48 geschlossen. Dadurch wird die Zufuhr des stark unter
Druck gesetzten Kühlgases in der Auslaßkammer 38 zu der Kurbel
kammer 15 gestoppt. Daher wird der Druck Pc in der Kurbelkammer
15 im wesentlichen gleich wie ein geringer Druck Ps in der Saug
kammer 37. Die Neigung der Taumelscheibe 22 wird somit maximal,
wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, und der Kompressor ar
beitet mit maximaler Verdrängung. Das Anstoßen der Taumelscheibe
22 und des Vorsprungs 21a des Rotors 21 verhindert, daß sich die
Taumelscheibe 22 über die vorbestimmte Maximalneigung neigt.
Unter der Annahme, daß die Kühllast gering ist, ist der
Saugdruck Ps gering, und der Unterschied zwischen der durch den
Sensor 58a erfaßten Fahrgastzellentemperatur und der durch die
Temperatureinstelleinrichtung 58 erfaßten Solltemperatur ist ge
ring. In diesem Zustand weist die Recheneinheit 57 die Antriebs
schaltung 60 an, der Spule 86 des Regelventils 49 einen Strom
mit einer geringeren Stärke zuzusenden. Mit anderen Worten ver
ringert die Recheneinheit 57 die Stärke des der Spule 86 zuge
führten Stroms, wenn der Unterschied zwischen der Fahrgastzel
lentemperatur und der Solltemperatur kleiner wird. Dadurch ver
ringert sich die Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern
76 und dem Tauchkolben 78, wodurch die sich ergebende Kraft ab
nimmt, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung bewegt, in der
das Ventilloch 66 geschlossen wird. Dadurch steigt der Druck Ps,
der erforderlich ist, um den Ventilkörper 64 in einer Richtung
zu bewegen, in der das Ventilloch 66 geschlossen wird. Mit ande
ren Worten ausgedrückt wirkt das Ventil 49 mit der Verringerung
der Stärke des Stroms zum Regelventil 49 derart, daß der Druck
Ps, der erforderlich ist, um das Ventil 49 zu schließen, auf ei
nen höheren Wert ansteigt.
Eine größere Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 64 und
dem Ventilloch 66 läßt die Menge des Kühlgasstroms von der Aus
laßkammer 38 in die Kurbelkammer 15 ansteigen. Dadurch steigt
der Druck Pc in der Kurbelkammer 15. Wenn die Kühllast gering
ist, ist des weiteren der Saugdruck Ps gering und der Druck in
jeder Zylinderbohrung 11a ist gering. Daher ist der Unterschied
zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in
jeder Zylinderbohrung 11a groß. Dadurch verringert sich die Nei
gung der Taumelscheibe 22. Der Kompressor arbeitet somit mit ei
ner kleinen Verdrängung.
Wenn sich die Kühllast Null nähert, fällt die Temperatur des
Verdampfers 55 in dem externen Kühlkreislauf 52 auf eine Verei
sungstemperatur. Wenn der Temperatursensor 56 eine Temperatur
erfaßt, die geringer als eine Vereisungstemperatur ist, weist
die Recheneinheit 57 die Antriebsschaltung 60 an, das Solenoid
62 zu entregen. Die Antriebsschaltung 60 stoppt entsprechend ei
ne Zufuhr des Stroms zu der Spule 86. Dadurch wird die magneti
sche Anziehungskraft zwischen dem feststehenden Kern 76 und dem
Tauchkolben 78 beseitigt. Der Ventilkörper 64 wird dann durch
die Kraft der ersten Feder 65 gegen die schwächere Kraft der
zweiten Feder 79 bewegt, die durch den Tauchkolben 78 und die
zweite Stange 81 übertragen wird. In anderen Worten ausgedrückt
bewegt sich der Ventilkörper 64 in einer Richtung, in der das
Ventilloch 66 geöffnet wird. Dadurch wird die Öffnungsfläche
zwischen dem Ventilkörper 64 und dem Ventilloch 66 maximiert.
Entsprechend steigt der Gasstrom von der Auslaßkammer 38 zur
Kurbelkammer 15 an. Dadurch wird der Druck Pc in der Kurbelkam
mer 15 weiter angehoben, wodurch die Neigung der Taumelscheibe
22 minimiert wird. Der Kompressor arbeitet somit mit minimaler
Verdrängung.
Wenn der Schalter 59 ausgeschaltet wird, weist die Rechen
einheit 57 die Antriebsschaltung 60 an, das Solenoid 62 zu
entregen. Dadurch wird die Neigung der Taumelscheibe 22 auch mi
nimiert.
Wenn, wie vorstehend beschrieben ist, die Stärke des Stroms
zur Spule 86 angehoben wird, wirkt der Ventilkörper 64 derart,
daß die Öffnungsfläche des Ventillochs 66 durch einen geringeren
Saugdruck Ps geschlossen wird. Wenn die Stärke des Stroms zur
Spule 86 verringert wird, wirkt andererseits der Ventilkörper 64
derart, daß die Öffnungsfläche des Ventillochs 66 durch einen
höheren Saugdruck Ps geschlossen wird. In anderen Worten ausge
drückt, setzt eine größere Stärke des der Spule 86 zugeführten
Stroms den Wert des Saugdrucks Ps zum Schließen der Öffnungsflä
che des Ventillochs 66 auf einen geringeren Wert. Im Gegensatz
dazu setzt eine geringere Stärke des der Spule 86 zugeführten
Stroms den Wert des Saugdrucks Ps, der erforderlich ist, um die
Öffnungsfläche des Ventillochs 66 zu schließen, auf einen höhe
ren Wert. Der Kompressor regelt die Neigung der Taumelscheibe
22, um die Verdrängung einzustellen, wodurch der Ventilschließ
wert des Saugdrucks Ps aufrechterhalten bleibt.
Entsprechend umfassen die Funktionen des Regelventils 49 ein
Verändern des Ventilschließwerts des Saugdrucks Ps in Überein
stimmung mit der Stärke des zugeführten Stroms und die Möglich
keit, daß der Kompressor mit minimaler Verdrängung bei jedem be
liebigen Saugdruck Ps arbeitet. Ein Kompressor, der mit dem Re
gelventil 49 ausgestattet ist, das derartige Funktionen hat,
verändert die Kühlfähigkeit der Klimaanlage.
Das Schließelement 28 gleitet in Übereinstimmung der Nei
gungsbewegung der Taumelscheibe 22. Mit der Abnahme der Neigung
der Taumelscheibe 22 verringert das Schließelement 28 allmählich
die Querschnittfläche des Durchtritts zwischen dem Saugdurch
tritt 32 und der Saugkammer 37. Dadurch verringert sich allmäh
lich die Menge des Kühlgases, die in die Saugkammer 37 von dem
Saugdurchtritt 32 eintritt. Die Menge des Kühlgases, die in die
Zylinderbohrungen 11a von der Saugkammer 37 eingesaugt wird,
verringert sich entsprechend allmählich. Folglich verringert
sich die Verdrängung des Kompressors allmählich. Dadurch verrin
gert sich der Auslaßdruck Pd des Kompressors allmählich. Das
Lastdrehmoment des Kompressors verringert sich entsprechend all
mählich. Auf diese Weise verändert sich das Lastdrehmoment zum
Betreiben des Kompressors in kurzer Zeit nicht dramatisch, wenn
die Verdrängung vom Maximum zum Minimum abnimmt. Der Lastdrehmo
mentschwankungen begleitende Stoß ist daher abgeschwächt.
Wenn die Neigung der Taumelscheibe 22 minimal ist, liegt das
Schließelement 28 an der Positionierfläche 33 an. Das Anliegen
des Schließelements 28 an der Positionierfläche 33 verhindert,
daß die Neigung der Taumelscheibe 22 kleiner als die vorbestimm
te Minimalneigung wird. Das Anliegen trennt auch den Saugdurch
tritt 32 von der Saugkammer 37. Dadurch wird die Gasströmung von
dem externen Kühlkreislauf 52 in die Saugkammer 37 gestoppt, wo
durch das Zirkulieren des Kühlgases zwischen dem Kreislauf 52
und dem Kompressor gestoppt wird.
Die Minimalneigung der Taumelscheibe 22 ist geringfügig grö
ßer als Null Grad. Null Grad bezieht sich auf den Winkel der
Taumelscheibenneigung, wenn sie senkrecht zur Achse der An
triebswelle 16 liegt. Selbst wenn die Neigung der Taumelscheibe
22 minimal ist, wird daher Kühlgas in den Zylinderbohrungen 11a
in die Auslaßkammer 38 ausgelassen und der Kompressor arbeitet
mit minimaler Verdrängung. Das in die Auslaßkammer von den Zy
linderbohrungen 11a ausgelassene Kühlgas wird in die Kurbelkam
mer 15 durch den Zuführdurchtritt 48 gesaugt. Das Kühlgas in der
Kurbelkammer 15 wird zurück in die Zylinderbohrungen 11a durch
den Druckfreigabedurchtritt 46, das Druckfreigabeloch 47 und die
Saugkammer 37 zurückgesaugt. Wenn die Neigung der Taumelscheibe
22 minimal ist, zirkuliert nämlich das Kühlgas innerhalb des
Kompressors, wobei es durch die Auslaßkammer 38, den Zuführ
durchtritt 48, die Kurbelkammer 15, den Druckfreigabedurchtritt
46, das Druckfreigabeloch 47, die Saugkammer 37 und die Zylin
derbohrungen 11a verläuft. Dieses Zirkulieren des Kühlgases er
möglicht es, daß das in dem Gas enthaltene Schmieröl die sich
bewegenden Teile des Kompressors schmiert.
Wenn der Schalter 59 an ist und die Neigung der Taumelschei
be 22 minimal ist, steigt durch einen Anstieg der Fahrgastzel
lentemperatur die Kühllast an. In diesem Fall ist die durch den
Fahrgastzellentemperatursensor 58a erfaßte Temperatur höher als
eine durch die Fahrgasttemperatureinstellvorrichtung 58a gesetz
te Solltemperatur. Die Recheneinheit 57 weist die Antriebsschal
tung 60 auf der Grundlage des erfaßten Temperaturanstiegs an,
das Solenoid 62 anzuregen. Wenn das Solenoid 62 angeregt wird,
wird der Zuführdurchtritt 48 geschlossen. Dadurch stoppt die
Strömung des Kühlgases von der Auslaßkammer 38 in die Kurbelkam
mer 15. Das Kühlgas in der Kurbelkammer 15 strömt in die Saug
kammer 37 über den Druckfreigabedurchtritt 46 und das Druckfrei
gabeloch 47. Dadurch sinkt der Druck Pc in der Kurbelkammer 15
allmählich ab, wodurch die Taumelscheibe 22 von der Maximalnei
gung zur Minimalneigung bewegt wird.
Mit dem Anstieg der Taumelscheibenneigung stößt die Kraft
der Feder 29 allmählich das Schließelement 28 von der Positio
nierfläche 33 weg. Dadurch vergrößert sich allmählich die Quer
schnittfläche der Gasströmung von dem Saugdurchtritt 32 zu der
Saugkammer 37. Entsprechend steigt die Menge des Kühlgasstroms
von dem Saugdurchtritt 32 in die Saugkammer 37 allmählich an.
Daher steigt die Menge des Kühlgases allmählich an, die in die
Zylinderbohrungen 11a von der Saugkammer 37 eingesaugt werden.
Die Verdrängung des Kompressors steigt allmählich entsprechend
an. Der Auslaßdruck Pd des Kompressors steigt allmählich an und
das Drehmoment, das zum Betreiben des Kompressors erforderlich
ist, steigt auch allmählich an. Auf diese Weise verändert sich
das Drehmoment des Kompressors nicht dramatisch in einer kurzen
Zeit, wenn sich die Kompressorverdrängung vom Minimum zum Maxi
mum verändert. Der Lastdrehmomentschwankungen begleitende Stoß
wird damit abgeschwächt.
Wenn der Motor E gestoppt wird, wird auch der Kompressor ge
stoppt (d. h. die Drehung der Taumelscheibe 22 wird gestoppt) und
die Stromzufuhr zur Spule 86 in dem Regelventil 49 wird ge
stoppt. Dadurch wird das Solenoid 62 entregt, wodurch der Zu
führdurchtritt 48 geöffnet wird. In diesem Zustand ist die Nei
gung der Taumelscheibe 22 minimal. Wenn der belastungsfreie Zu
stand des Kompressors fortgesetzt wird, gleichen sich die Drücke
In den Kammern des Kompressors aus und die Taumelscheibe 22 wird
durch die Kraft der Feder 26 in der minimalen Neigung gehalten.
Wenn der Motor E wieder gestartet wird, startet daher der Kom
pressor seinen Betrieb, wobei die Taumelscheibe 22 in der Mini
malneigung ist. Dies erfordert die Minimaldrehkraft. Der durch
das Starten des Kompressors verursachte Stoß wird somit verrin
gert.
Die erste und zweite Stange 72, 81 sind an den Enden des
Ventilkörpers 64 ausgebildet. Die erste Stange 72 ist mit dem
Balg 70 verbunden, und die zweite Stange 81 ist mit dem Solenoid
62 verbunden. Die Querschnittfläche der zweiten Stange 81 ist im
wesentlichen gleich der Querschnittfläche des Ventillochs 66,
die dem Ventilkörper 64 gegenüberliegt. Die Ventilkammer 63 ist
in dem Ventil 49 definiert, um den Ventilkörper 46 unterzubrin
gen. Der Druck Pd in der Auslaßkammer 38 wird in die Kammer 63
über den Zuführdurchtritt 48 und die erste Öffnung 67 einge
führt. Wenn der Ventilkörper 64 das Ventilloch 66 schließt,
wirkt der Auslaßdruck Pd auf den Ventilkörper 64 mit der Ausnah
me des Teils, mit dem die zweite Stange 81 verbunden ist, und
des Teils, der dem Ventilloch 66 gegenüberliegt. Wenn der Ven
tilkörper 64 das Ventilloch 66 schließt, ist daher eine auf dem
Auslaßdruck Pd beruhende Kraft, die den Ventilkörper 64 in einer
Richtung bewegt, in der das Ventilloch 66 geschlossen wird,
gleich einer auf dem Auslaßdrucks Pd beruhenden Kraft, die den
Ventilkörper 64 in einer Richtung bewegt, in der das Ventilloch
66 geöffnet wird. Entsprechend gleichen sich die Kräfte des Aus
laßdrucks Pd, die auf den Ventilkörper 64 wirken, gegenseitig
aus.
Der Druck Pc in der Kurbelkammer 15 wird in das Ventilloch
66 über den Zuführdurchtritt 48 und die dritte Öffnung 74 einge
führt. Der Druck Pc in dem Ventilloch 66 wird dann in die Tauch
kolbenkammer 77 über die kleine Kammer 84, den Verbindungsdurch
tritt 83 und die Verbindungsnut 82 eingeführt. Dadurch gleicht
sich der Druck in der Tauchkolbenkammer 77 mit dem Druck in dem
Ventilloch 66 aus.
Die Querschnittfläche des Abschnitts 72a mit großem Durch
messer der ersten Stange ist größer als die Querschnittfläche
des Ventillochs 66. Wenn der Ventilkörper 64 das Ventilloch 66
schließt, drängt daher der Druck Pc in dem Ventilloch 66 den
Ventilkörper 64 in eine Richtung, in der das Ventilloch 66 ge
öffnet wird, durch eine auf dem Unterschied zwischen der Quer
schnittfläche des Abschnitts 72a mit großem Durchmesser und der
Querschnittfläche des Ventillochs 66 beruhende Kraft. Anderer
seits wirkt der Druck Pc in der Tauchkolbenkammer 77 auf das
freie Ende der zweiten Stange 81, das im wesentlichen dieselbe
Querschnittfläche wie das Ventilloch 66 hat. Dadurch wird der
Ventilkörper 64 in eine Richtung gedrängt, in der das Ventilloch
66 geschlossen wird. Daher gibt die kleine Querschnittfläche des
Abschnitts 72a den kleinen Unterschied zwischen einer auf dem
Druck Pc beruhenden Kraft, die den Ventilkörper 64 in eine Rich
tung drängt, in der das Loch 66 geschlossen wird, und einer auf
dem Druck Pc beruhenden Kraft wieder, die den Ventilkörper 64 in
eine Richtung drängt, in der das Loch 66 geöffnet wird. Entspre
chend gleichen sich die auf dem Kurbelkammerdruck Pc beruhenden
Kräfte, die auf den Ventilkörper 64 wirken, nahezu einander aus.
D.h., daß die Querschnittfläche des Abschnitts 72 so klein wie
möglich gemacht ist, um den Unterschied zwischen den entgegenge
setzten Kräften zu verringern.
Wie vorstehend beschrieben ist, minimiert das Regelventil 49
gemäß diesem Ausführungsbeispiel die auf dem Auslaßdruck Pd und
dem Kurbelkammerdruck Pc beruhenden Kräfte, die auf den Ventil
körper 64 wirken. Daher wird der Ventilkörper 64 nicht stark ge
gen das Ventilloch 66 durch den Auslaßdruck Pd oder den Kurbel
kammerdruck Pc gepreßt. Damit ist die Öffnungsfläche des Ventil
loches 66 genau durch den Ventilkörper 64 geregelt. Selbst wenn
der Auslaßdruck Pd hoch ist, wird des weiteren der Ventilkörper
64 bewegt, um das Ventilloch 66 zu öffnen, ohne daß die Anzie
hungskraft zwischen dem feststehenden Kern 76 und dem Tauchkol
ben 78 ansteigt. Dies ermöglicht, daß die Abmessung des So
lenoids 62 und der Stromverbrauch des Kompressors verringert
werden. Das Regelventil 49 ist geeignet für einen Verdrängungs
kompressor mit variabler Förderleistung in kupplungsfreier Bau
art, der direkt mit einer externen Antriebskraft E verbunden
ist.
Der geringe Saugdruck Ps wird in die Druckfühlkammer 68 über
die Druckeinführkammer 50 eingeführt. Der hohe Auslaßdruck Pd
wird in die Ventilkammer 63 über den Zuführdurchtritt 48 einge
führt. Das Ventilloch 66 ist zwischen der Druckfühlkammer 68 und
der Ventilkammer 63 definiert. Der Druck Pc in der Kurbelkammer
15 wird in das Ventilloch 66 über die dritte Öffnung 74 einge
führt, die zwischen der Druckfühlkammer 68 und der Ventilkammer
63 definiert ist. Der Kurbelkammerdruck Pc schwankt zwischen dem
Saugdruck Ps und dem Auslaßdruck Pd. Mit anderen Worten ausge
drückt ist der Mitteldruckbereich (Ventilloch 66) zwischen dem
Niederdruckbereich (Druckfühlkammer 68) und dem Hochdruckbereich
(Ventilkammer 63) angeordnet. Dieser Aufbau verringert das Lec
ken von stark mit Druck beaufschlagtem Kühlgas in die Druckfühl
kammer 68 durch das Spiel zwischen der ersten Stange 72 und dem
ersten Führungsloch 71. Entsprechend ist der Druck in der Druck
fühlkammer 68 auf einen Wert gedrückt, der nicht höher als not
wendig ist. Daher verringert sich die Öffnungsfläche des Ventil
lochs 66 nicht unter den notwendigen Wert, und die Verdrängung
des Kompressors wird genau geregelt. Das stark unter Druck ge
setzte Kühlgas, das in die Druckfühlkammer 68 (in den Nieder
druckbereich) leckt, entweicht in die Kammer 68. Das Lecken des
stark unter Druck gesetzten Kühlgases in die Kammer 68 ist je
doch bei diesem Ausführungsbeispiel verringert. Entsprechend ist
die Menge des stark unter Druck gesetzten Kühlgases, die in die
Kammer 68 entweicht, verringert. Dadurch wird der Verdichtungs
wirkungsgrad des Kompressors verbessert.
Wenn der Ventilkörper 64 und die zweite Stange 81 zwei Ein
zelteile sind, kann stark unter Druck gesetztes Kühlgas in der
Ventilkammer 63 zwischen den Ventilkörper 64 und die Stange 81
eintreten. Dadurch wird der Ventilkörper 64 von der zweiten
Stange 81 getrennt, wodurch das auf den Ventilkörper 64 wirkende
Kräftegleichgewicht gestört wird. In diesem Ausführungsbeispiel
ist jedoch die zweite Stange 81 einstückig mit dem Ventilkörper
64 ausgebildet. Dadurch wird verhindert, daß stark unter Druck
gesetztes Kühlgas in der Ventilkammer 63 zwischen den Ventilkör
per 64 und die zweite Stange 81 eintritt. Dadurch stabilisiert
sich das auf den Ventilkörper 64 wirkende Kräftegleichgewicht.
Daher gleichen sich die auf dem Auslaßdruck Pd beruhenden Kräf
te, die auf den Ventilkörper 64 wirken, einander aus.
Zusätzlich zur zweiten Stange 81 ist die erste Stange 72
einstückig mit dem Ventilkörper 64 ausgebildet. Dies verringert
die Anzahl der Bauteile, wodurch der Zusammenbau des Regelven
tils 49 vereinfacht wird. Auch sind die erste und zweite Stange
72, 81 und der Ventilkörper 64 bei der Herstellung auf derselben
Achse angeordnet. Dadurch wird es möglich, daß der Ventilkörper
64 das Ventilloch 66 einfach schließt und die Dichtheit zwischen
dem Ventilkörper 64 und dem Ventilloch 66 verbessert. Dieser
Aufbau ermöglicht auch eine Schmierung des Ventilkörpers 64.
Das obere Ende 64a des Ventilkörpers 64 ist eben ausgebil
det. Selbst wenn die Achsen des Ventilkörpers 64 und der Stangen
72, 81 nicht zueinander ausgerichtet sind, schließt der Ventil
körper 64 das Ventilloch 66.
Der keglige Abschnitt 73 ist auf dem oberen Ende 64a des
Ventilkörpers 64 ausgebildet. Der keglige Abschnitt 73 verändert
die Querschnittfläche der Gasströmung von der Ventilkammer 63
zum Ventilloch 66 kontinuierlich, wenn das Ventilloch 66 durch
den Ventilkörper 64 geöffnet oder geschlossen wird. Dadurch wird
verhindert, daß stark unter Druck gesetztes Kühlgas abrupt der
Kurbelkammer 15 zugeführt wird oder abrupt gestoppt wird. Da
durch stabilisiert sich die Verdrängungsregelung des Kompres
sors.
Die erste Feder 65 erstreckt sich zwischen dem Absatz 64b
auf dem Ventilkörper 64 und der Innenwand der Ventilkammer 63,
um den Ventilkörper 64 in einer Richtung vorzuspannen, in der
das Ventilloch 66 geöffnet wird. Wenn daß Solenoid 62 entregt
wird, läßt die Feder 65 den Ventilkörper 64 das Ventilloch 66
vollständig öffnen. Daher ist der Kompressor bei entregtem So
lenoid 62 im Zustand minimaler Verdrängung. Das Regelventil 49
gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist somit geeignet für einen
Verdrängungskompressor mit variabler Förderleistung in kupp
lungsfreier Bauart, der in einem Betrieb bei minimaler Verdrän
gung bleibt, wenn keine Kühllast vorhanden ist.
Das erste Führungsloch 71 hat einen kleineren Durchmesser
als den des Ventillochs 66. Der Abschnitt 72a mit großem Durch
messer der ersten Stange 72 ist gleitfähig in dem Abschnitt 71b
mit kleinem Durchmesser des ersten Führungslochs 71 unterge
bracht. Der Abschnitt 71a mit großem Durchmesser des ersten Füh
rungslochs 71 ist mit dem Ventilloch 66 verbunden und hat im we
sentlichen denselben Durchmesser wie das Ventilloch 66. D.h.,
daß der Abschnitt 71a mit großem Durchmesser des ersten Füh
rungslochs 71 einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 72a
mit großem Durchmesser der ersten Stange 72 hat. Dadurch ist ein
Spiel zwischen dem Abschnitt 72a und dem Abschnitt 71a defi
niert. Das Kühlgas, das von der Auslaßkammer 38 zu dem Ventil
loch 66 über die Ventilkammer 63 strömt, enthält Schmieröl. Das
Schmieröl bleibt in dem Spiel zwischen dem Abschnitt 72a und 71a
und tritt zwischen den Abschnitt 72a mit großem Durchmesser der
ersten Stange 72 und dem Abschnitt 71b mit kleinem Durchmesser
des ersten Führungslochs 71 ein. Das Schmieröl schmiert die Be
wegung der ersten Stange 72 gegenüber dem ersten Führungsloch
71. Veränderungen der Länge des Balgs 70 werden somit genau auf
den Ventilkörper 64 übertragen. Des weiteren begrenzt das
Schmieröl zwischen dem Abschnitt 72a mit großem Durchmesser der
ersten Stange 72 und dem Abschnitt 71b mit kleinem Durchmesser
des Führungslochs 71 ein Gaslecken von dem Ventilloch 61 zur
Druckfühlkammer 68.
Da der Abschnitt 71a mit großem Durchmesser des ersten Füh
rungslochs 71 denselben Durchmesser wie das Ventilloch 66 hat,
kann der Abschnitt 71a gleichzeitig mit dem Ventilloch 66 ausge
bildet werden. Das vereinfacht die Ausbildung des Abschnitts 71a
mit großem Durchmesser.
Die Erfindung kann wahlweise in den folgenden Formen verkör
pert werden:
- (1) In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die dritte
Öffnung 74 mit der Auslaßkammer 38 durch den Zuführdurchtritt 48
verbunden, und die erste Öffnung 67 ist mit der Kurbelkammer 15
durch den Zuführdurchtritt 48 verbunden. Der Auslaßdruck Pd wird
in das Ventilloch 66 und die Tauchkolbenkammer 77 eingeführt,
und der Kurbelkammerdruck Pc wird in die Ventilkammer 63 einge
führt. Dieser Aufbau gleicht auch die auf dem Auslaßdruck Pd und
dem Kurbelkammerdruck Pc beruhenden Kräfte aus, die auf den Ven
tilkörper 64 wirken, oder er gleicht diese nahezu aus.
- (2) Der keglige Abschnitt 73 an dem oberen Ende 64a des
Ventilkörpers 64 kann weggelassen werden. Das obere Ende 64a des
Ventilkörpers 64 ist somit eben ausgebildet, mit der Ausnahme
des Teils, mit dem die erste Stange 72 gekoppelt ist. Dieser
Aufbau ermöglicht es, daß der Ventilkörper 64 das Ventilloch 66
schließt, selbst wenn die Achsen der Stangen 72, 81 zur Achse
des Ventilkörpers 64 fehlausgerichtet sind. Die zulässige
Fehlausrichtung der Achsen ist größer als in dem Fall, in dem
der keglige Abschnitt 73 auf dem oberen Ende 64a des Ventilkör
pers 64 ausgebildet ist.
- (3) Anstelle des kegligen Abschnitts 73 kann ein halbkugel
förmiger Abschnitt an dem oberen Ende 64a des Ventilkörpers 64
ausgebildet sein. Dieser Aufbau hat gleichmäßigere Übergänge der
Querschnittfläche der Gasströmung von der Ventilkammer 63 in das
Ventilloch 66 zur Folge, wenn der Ventilkörper 64 das Ventilloch
66 öffnet oder schließt. Dadurch wird die Verdrängungsregelung
des Kompressors weiter stabilisiert.
- (4) Anstelle des kegligen Abschnitts 73 kann eine Vielzahl
von Absätzen an dem oberen Ende 64a des Ventilkörpers 64 ausge
bildet sein. Wenn der Ventilkörper 64a das Ventilloch 66 öffnet
oder schließt, ermöglicht dieser Aufbau, daß sich die Quer
schnittfläche der Gasströmung von der Ventilkammer 63 zum Ven
tilloch 66 schrittweise ändert. Dies ist wirkungsvoll, um die
Verdrängungsregelung des Kompressors zu stabilisieren.
- (5) Ein Durchtritt zum Einführen des Drucks Pc in der Kur
belkammer 15 kann getrennt von dem Zuführdurchtritt 48 ausgebil
det sein.
- (6) Das Regelventil 49 gemäß der Erfindung kann bei einem
Verdrängungskompressor mit variabler Förderleistung in Kupp
lungsbauart eingesetzt werden.
- (7) Die erste Stange 72 und der Ventilkörper 64 können ge
trennt voneinander hergestellt werden.
- (8) Die zweite Feder 79 zwischen dem Tauchkolben 78 und dem
Boden des Aufnahmelochs 75 kann weggelassen werden.
- (9) Anstelle des Durchgangslochs 85 kann eine Nut in der
Oberfläche des Tauchkolbens 78 ausgebildet sein, um den oberen
Abschnitt der Tauchkolbenkammer 77 mit dem unteren Abschnitt der
Kammer 77 in Verbindung zu setzen.
- (10) Die Querschnittfläche der zweiten Stange 81 kann gegen
über der Querschnittfläche des Ventillochs 66 leicht unter
schiedlich sein. Ein Verändern des Unterschieds zwischen den
Querschnittflächen der Stange 81 und des Lochs 66 verändert die
Betriebseigenschaften des Regelventils 49.
- (11) Die Querschnittfläche des Abschnitts 72a mit großem
Durchmesser der ersten Stange kann gleich der oder größer als
die Querschnittfläche des Ventillochs 66 sein.
Die gegenwärtigen Beispiele und Ausführungsbeispiele sind
nur zu Darstellungszwecken und nicht mit beschränkender Wirkung
anzusehen, und die Erfindung soll nicht auf die dargelegten Ein
zelheiten beschränkt sein, sondern sie kann innerhalb des
Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche abgewandelt wer
den.
Ein Regelventil 49 in einem Kompressor stellt eine Auslaß
verdrängung auf der Grundlage einer Regelung einer Neigung einer
Nockenplatte 22 ein. Der Kompressor umfaßt einen Zuführdurch
tritt 48, der eine Auslaßkammer 38 mit einer Kurbelkammer 15
verbindet. Das Regelventil 49 ist auf halbem Wege in den Zuführ
durchtritt 48 gesetzt. Das Regelventil 49 hat ein Ventilloch 66
und eine Ventilkammer 63, die jeweils auf halbem Wege in den Zu
führdurchtritt 48 gesetzt sind. Ein Ventilkörper 64 ist in der
Ventilkammer 63 angeordnet. Ein Reaktionselement 70 reagiert auf
den Druck in einem ersten Bereich 32, 33. Das Reaktionselement
70 bewegt den Ventilkörper 64 über eine erste Stange 72 in Über
einstimmung mit dem Druck in dem ersten Bereich 32, 37. Ein So
lenoid 62 ist zum Reaktionselement 70 bezüglich des Ventilkör
pers 64 entgegengesetzt angeordnet. Das Solenoid 62 hat einen
feststehenden Kern 76, einen Tauchkolben 78 und eine Tauchkol
benkammer 77. Ein dem Solenoid 62 zugeführter elektrischer Strom
erzeugt eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Kern 76
und dem Tauchkolben 78 Eine zweite Stange 81 ist zwischen den
Tauchkolben 78 und den Ventilkörper 64 gesetzt, um den Ventil
körper 64 durch die magnetische Anziehungskraft zu drängen. Die
Auslaßkammer 38 ist mit der Ventilkammer 63 verbunden. Die Kur
belkammer 15 ist mit dem Ventilloch 66 und der Tauchkolbenkammer
77 verbunden.