DE2752797A1 - Verdichter mit veraenderlichem hub - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter ■it veränderlichem Bub, bestehend aus eine» in ejnem Gehäuse befindlichen Zylinderblock, einer Antriebswelle, deren eines Ende 1« Gehäuse und deren anderes Ende im Zylinderblock abgestützt ist, mehreren parallel zur Achse der Antriebswelle liegenden Zylindern la Zylinderblock, einer alt der Antriebswelle verbundenen Taumelscheibe, die Bit in den Zylindern verschleblichen Kolben verbunden ist, und eines Betätiger mit einer Fn—i ι veränderlichen Volumens alt einem axial zur Antriebswelle beweglichen Glied, das die winkelstellung der Taumelscheibe zur Antriebswelle und damit den Bub der Kolben ändert«

Ein derartiger Verdichter mit veränderlichem Bub ist bevorzugt anwendbar für ιJi-Mjrmn» ±λ «ti pwmggflni flg«*« von Kraftfahrzeugen, bei denen der Verdichter unmittelbar von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetrieben wird, da dann eine den KünlbedOrfnissen angepasste Leistung des Verdichters einsteuerbar 1st, wodurch ausser einer Gewichtserleichterung auch ein besserer Brennstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs erzielt wird.

Ein Verdichter mit veränderlichem Buh»_der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 gekennzeichneten Art ist beispielsweise aus der US-PS 3 062 020 bekannt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, dass seine Herstellung erheblich wirtschaftlicher gestaltet werden kann, indes mehrere Bearbeitungsvorgange vereinheitlicht werden und gröbere Herstellungstoleranzen ermöglicht werden, die bisher nicht für statthaft gehalten wurden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Uhteransprüchen«

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigen

Flg. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Verdichters nach der Erfindung, Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1, wobei der

Verdichter in der Einstellung tür gross te Fördermenge ist, Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in

Fig. 1, Fig. 4 eine Ansicht einer Kühlanlage mit zum Teil

aufgebrochenen Teilen,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 5-5 in FiÄg.l in Richtung der Pfeile gesehen,

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FIg. 6 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 6-6

In Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 7 eine perspektivische Darstellung von Teilen

aus der Flg. 1 mit auseinandergezeichneten

Teilen, Fig. β eine vergrösserte Seltenansicht einer Feder

des Betatigers und Fig. 9 einen senkrechten Schnitt durch eine

zweite AusfUhrungsform eines Verdichters

nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Axialverdichter veränderlicher Fördermenge 10 dargestellt, der von einer Kraftfahrzeug-Antriebsmaschine 12 Über einen Riemen 14 angetrieben werden kann. Bei zurzeit üblichen Luftkonditionierungsanlagen für Kraftfahrzeuge wird die Fördermenge des Verdichters durch die Verwendung einer elektromagnetischen Kupplung gesteuert. Die Steueranlage veranlasst ein Absenken des Druckabfalls zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter durch Veränderung der Fördermenge des Verdichters, um dem KUhlbedarf des Fahrzeugs angepasst zu werden. Bei massigen Temperaturen wird daher die Fördermenge des Verdichters so eingeregelt, dass nur die Menge an Kühlmittel umgepumpt wird, die zum Kühlen des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Sauggas wird vom Verdampfer zum Verdichter mit höheren Drucken und

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Dichtigkeiten geliefert, da der Fortfall von Drosselventilen eine Verringerung des Druckabfalls bedingt. Die Tatsache, dass Sauggas den Verdichter mit höherer Dichte erreicht und dass eine Veringerung der mechanischen und sonstigen Reibungsverluste eintritt, ergibt einen geringeren Leistungsbedarf des Verdichters,

Wie Fig. 4 schematisch zeigt, besteht die

Kühlanlage aus einem Verdampfer 16 für das Kühlmittel mit einer Auslassleitung 18 zu einem ersten Einlass 19 eines Empfängers 20, den es über einen Auslass 21 verlässt, um Über eine Leitung 22 zum Verdichtereinlass 24 zu gelangen. Das verdichtete Kühlmittel verlässt den Verdichter 10 durch einen Auslass 26 und gelangt Über eine Leitung 27 zu einem Üblichen Kondensator Das kondensierte Kühlmittel kehrt zu einem zweiten Einlass 29 des Empfängers 20 über eine Leitung 30 zurück, von wo das flüssige Kühlmittel über einen Druckminderer, beispielsweise ein Expansionsventil 32, zum Empfänger zurückfliesst, um dann erneut dem Verdampfer über eine Leitung 34 zuzufliessen. Der Verdichter 10 und der Kondensator 28 liegen in dem Masch^inenabteil des Kraftfahrzeugs, während der Verdampfer 16 in einem Gehäuse im Fahrgastraum des Fahrzeugs untergebracht ist.

Der Verdichter 10 enthält gemäss Fig. 1 ein

äusseres zylindrisches Gehäuse 36, das entweder aus Netallblech oder aus Guss besteht. Das äussere Gehäuse 36 umgibt ein Inneres

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Gehäuse 37» das ein einteiliges Aliimi ni umguBstück ist und aus einen hinteren Zylinderblock 38 und einem vorderen Zylinderkragen 39 besteht, die durch zwei in Längsrichtung liegende Streben 40 und 41 und eine FOhrungsstrebe 42 (Fig. 2 und 3) miteinander verbunden sind. Die FOhrungsstrebe 42 enthält einen Längsschlitz 44 zur Aufnahme eines FUhrungszapfens 45, der einen Kugelkopf 47 aufweist. Dieser ist von FUhrungsschuhen 48 umgeben. Ein vorderer Deckel 46 ist als eigenes Aluminiumgussteil ausgebildet und ist abgedichtet durch eine O-Ringdichtung 49 auf der rechten Seite in Flg. 1 mit dem inneren Gehäuse verbunden. Am Deckel ist eine Eindrehung am guaseren Rand vorgesehen, in die ein an der vorderen Stirnseite des äusseren Gehäuses angeschweisster Ring 51 passt. An der Innenseite hat der vordere Deckel 46 eine Eindrehung 52, in die ein abgesetzter Teil 54 des Zylinderkragens 39 eingreift, um die Lagerbohrungen für eine Antriebswelle 60 zu zentrieren. Das vordere Ende 62 der Antriebewelle 60 1st in Nadellagern im Deckel 46 abgestützt, während das rückwärtige abgesetzte Ende 64 der Antriebewelle über Nadellager 65 im inneren Gehäuse 37 abgestützt ist.

Das äussere Gehäuse 36 umschliesst den Verdichter vollständig und hat einen nach aussen gewölbten Teil 70, der unterhalb einer Prallplatte 74 einen ölsumpf 71 enthält, in

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-lO-dem Ul gegebenenfalls gemischt mit Kühlmittel gesammelt wird, die durch den Kompressor umgewälzt werden, wobei zugeordnete Lager und Dichtungen geschmiert werden. Eine Schmierpumpe 72 ist Über einen D-förmigen Ansatz 73 an dem abgesetzten Ende der Antriebswelle angetrieben und saugt eine Mischung aus öl und Kühlmittel aus dem Sumpf 71 über ein Saugrohr 75 an, die über ein Loch 250 in einer Blattfederventilscheibe (Fig. 5) mit einem dazu ausgerichteten Kanal 76 (Fig. 6) an der Innenfläche einer Ventilplatte 77 zur Ansaugseite der als Zahnradpumpe ausgebildeten Schmierpumpe 72 Verbindung hat. Die Schmierpumpe 72 fördert ein verdichtetes Gemisch in eine Kammer 78, von der es nach oben durch einen Kanal 79 im Zylinderblock 38 (in Fig. 1 gestrichelt gezeichnet) avvvmMMWMm _zu einem Druckentlastungsventil der Steueranlage geleitet wird.

Ein Taumelscheibenantrieb 90 treibt mehrere

Kolben in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Antriebswelle an. Die Antriebswelle erstreckt sich nach vorn durch ein Rohr 92 am äusseren Gehäuse zur Verbindung mit einem Antriebsmechanismus 94, der aus einer elektrisch betätigten Kupplung 96 besteht. Die Kupplung hat eine antreibende Riemenscheibe 98, die wahlweise mit der Antriebswelle 60 gekuppelt wird, wenn eine ringförmige Magnetspule 102 erregt wird.

Das Erregen der Magnetspule bildet einen Magnetfluss durch den benachbarten Spulenkasten 106, der aus magne-

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tischem Werkstoff besteht, zur Aussenwandung des Spulenkastens 106, dann durch einen Luftspalt 108 zum Läufer 110 der Kupplung, danach einen serpentinenähnlichen Weg durch die Kupplung, die sich durch die wechselweise angeordneten nicht dargestellten bogenförmigen Schlitze ergibt, um sich Über eine Büchse 120 zu schliessen. Es wird dann eine Ankerplatte 116 und eine Platte 118 mit dem Läufer 110 angetrieben und damit auch die Riemenscheibe 98.

In einer Eindrehung 124 in der äusseren Stirnfläche 126 der Buchse 120 ist ein Lager 122 eingesetzt. Eine Antriebsnabe 128 sitzt auf einem im Durchmesser verringerten Endteil 130 der Antriebswelle 60 und ist durch eine Feder 132 festgelegt sowie durch eine Scheibe 134 und einen Sprengring 136 in einer abgesetzten Ringnut 138 der Nabe 128 abgestutzt und durch eine auf das Ende 130 der Antriebswelle 60 aufgeschraubte Nutter 139 festgelegt.

Die Ventilplatte 77 wird gegen die Stirnseite des Zylinderblocks 38 durch einen hinteren Deckel 140 gehalten. Dieser greift mit einem zylindrischen Mantel 141 in die hintere Öffnung des äusseren Gehäuses 36 und ist gegen dieses durch einen O-Rlng 142 abgedichtet. Der hintere Deckel 140 hat eine ringförmige Einlasskammer 143 und eine zentrale Auslasskammer 144. Wie Fig. 1 zeigt, ist jeder Zylinder 165 des Zylinderblocks mit der Ansaugkammer 143 durch eine öffnung 145 (Fig.6) verbunden.

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Ein Einlassblattfederventil 146 (FIg₀ 5) mit Blattfedern 147 steuert in bekannter Weise den Strom von Kühlmittel durch die Einlassöffnungen 145. Das verdichtete Kühlmittel verlässt die Zylinder 165 durch eine Auslassöffnung 149 zur Auslasskammer 144, wobei ein Auslassblattfederventil 151 Blattfedern 150 zur Steuerung der Auslassöffnungen 149 enthält.

Im Ausführungsbeispiel sind fünf Zylinder mit Kolben vorgesehen, jedoch ist die Erfindung für eine beliebige Anzahl von Kolben und Zylindern anwendbar. Der Taumelscheibenantrieb 90 enthält eine Platte 152 und eine Taumelscheibe 154. Die Taumelscheibe 154 und die Platte 152 haben eine ebene Lagerfläche 156 und eine aussere zylindrische Lagerfläche 158, in welch letzterer sie an der Antriebswelle 90 abgestützt ist. Die Scheibe 152 hat fünf Pfannen 162 zur Aufnahme von Kugelköpfen 161 von Kolbenstangen 163 (Fig. 1 und 2). Die anderen Enden der Kolbenstangen 163 haben ebenfalls Kugelköpfe 164, die in Pfannen 168 an Kolben 166 eingreifen. Die Kolben 166 sind in den Zylindern 165 des Zylinderblocks 38 verschieblich und durch Ringe 167 aus Polytetrafluoräthylen abgedichtet. Bei umlaufender Antriebswelle 60 bewirkt der Taumelscheibenantrieb eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben 166 in den Zylindern 165.

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Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, ist die Scheibe 152 am Drehen durch den Führungsschuh 48 verhindert, der innerhalb des Längsschlitzes 44 in der einen Wand des inneren Gehäuses 37 gleitet. Wie bereits erwähnt, hat der FUhrungszapfen 45 einen Kugelkopf 47 und ist mit seinem anderen Ende fest in einer Bohrung der Scheibe 152 aufgenommen·

Die Antriebswelle 60 ist von einer im wesentlichen zylindrischen auf ihr verschieblichen Hülse 180 umgeben und durch eine O-Ringdichtung 181 in einer Ringnut an der Innenfläche 182 der HUlse (Fig. 7) hydraulisch abgedichtet. Die Hülse 180 enthält einen Längsschlitz 183» der sich von der rückwärtigen Stirnfläche 184 im wesentlichen Über die gesamte Länge erstreckt und neben einem axial beweglichen Glied eines Betätigers endet«. Die Stirnfläche 184 der HUlse hat eine abgeschrägte Kante 187. Wie die Fig. 1 und 7 erkennen lassen, hat die HUlse 180 180° zum Schlitz 183 versetzt eine Abflachung 188, die in einer abgesetzten Schulter 189 endet, um Spiel zur Taumelscheibe 154 zu gewährleisten.

Wie Fig. 1 erkennen lässt, dient der axialen Verschiebung der HUlse 180 ein hydraulischer Betätiger 190, der einen napfartigen nach vorn offenen Zylinder 192 enthält, der mit dem vorderen im Durchmesser abgesetzten Ende 185 Über

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ein Gewinde 193 drehfest verbunden ist. Der Betätiger 190 enthält ferner einen axial feststehenden Scheibenkolben 194. Im Ausfuhrungsbeispiel liegt der Kolben 194 gegen eine Schulter der Antriebswelle an und sitzt auf dem Teil 62 der Antriebswelle mit Preßsitz, so dass er drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Ferner ist er durch einen Sprengring 197 festgehalten,, Die innere Stirnfläche ist am vorderen Deckel über ein Drucknadellager 198 abgestützt.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Schulter bzw. dem Anschlag 195 am im Durchmesser abgesetzten Teil 185 der Hülse 180. Diese Schulter 195 in Verbindung mit der verhältnismässig grossen axialen Ausdehnung der Hülse 180 ergeben eine ausreichend stabile Verbindung zwischen der Hülse 180 und dem Zylinder 192 des Betätigers, so dass ein pressen dieser Teile an der Antriebswelle 60 verhindert ist.

Eine kegelstumpfförmige Rückstellfeder 200 mit

mehreren radial gerichteten Blattfederfingern 201 (Fig. 8) liegt konzentrisch zum Zylinder 192 und ist mit diesem zusammen beweglich. Die Feder 200 wird mit ihrem äusseren Rand zwischen dem Rand des Zylinders 192 und einer Haube 202 gehalten. Die Feder wirkt bei einer Linksbewegung des Zylinders 192 aus der Stellung in Fig. 2 in die nach Fig. 1 im Sinne eines Zusammendrückens zwischen der vorderen Stirnfläche des Kolbens 194 und

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der Haube 202, die em der offenen Seite des Zylinders 192 durch Überschnappen eines ümfangsflansches 203 befestigt ist. Die Feder 200 bewegt also den Taumelscheibenantrieb 90 aus der Totpunktlage, bei der ein Null-Hub eingestellt ist, und belastet den Zylinder 192 in die Stellung für vollen Kolbenhub gemäss Fig. 2. Zwischen dem Kolben 194 und der inneren Mantelfläche des Zylinders 192 ist ein geschlitzter Dichtungsring 204 vorgesehen.

Der Kolben 194 bildet zusammen mit dem Zylinder 192 eine Kammer 206 veränderlichen Volumens, wobei die Volumenänderung durch Zufuhr von unter Druck stehendem Schmiermittel bewirkt wird. Bei hohem Schmiermitteldruck wird der Zylinder 192 und damit die Hülse 180 axial nach links in Fig. 1 bewegt. Die Kammer 206 kann entlastet werden, wenn der Zylinder 192 nach rechts bewegt wird, indem Schmieröl Über Ablasslöcher 207 im Kolben 194 und Löcher 208 in der Haube 202 abfliesst.

Die Antriebswelle 60 trägt einen Antriebslappen 210, der sich senkrecht zur Achse der Antriebswelle erstreckt. Der Lappen 210 hat eine NockenfUhrung 212, die sich radial zur Achse der Antriebswelle erstreckt. Die Taumelscheibe 154 trägt ein Auge 214, das senkrecht zur vorderen Fläche 216 der Taumelscheibe gerichtet ist und ein Loch 218 (Fig. 7) enthält. Dieses nimmt einen Nocken in Form eines Zapfens 220

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auf. Das Auge 214 ist, wie Fig. 7 zeigt, abgesetzt, liegt aber parallel zu einer Ebene, die durch die Achse der Antriebswelle 60 und des Schlitzes 183 der Hülse geht. Dieser Versatz ist S^o gewählt, dass das Loch 218 und der untere Radius der Nockenführung 212 bei der Stellung de-r Taumelscheibe gemäss Fig. fluchten, d.h. wenn die Taumelscheibe 154 senkrecht zur Achse der Antriebswelle 60 steht. In dieser Stellung ist der Kolbenhub des Verdichters und damit seine Fördermenge Null, da der Zapfen 220 am radial einwärts liegenden Ende 211 der Nockenführung liegt. In Fig. 2 ist die Stellung der Taumelscheibe für maximalen Kolbenhub dargestellt, wobei der Zapfen 220 an dem radial aussenliegenden Ende213 der Nockenführung 212 liegt.

Der Antriebslappen 210 trägt einen Dübel 215 kreisförmigen Querschnitts, der in einer Querbohrung 217 der Antriebswelle 60 sitzt und in dieser durch Anstauchen befestigt ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Antriebswelle 60 mit einem Querschnitt 219 versehen, der die gegenüberliegenden rechteckigen Flächen des Antriebslappens 210 aufnimmt, wodurch eine Drehbewegung des Antriebslappens um seinen Dübel 215 verhindert ist.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Schlitz 183 mit einer grösseren Breite ausgebildet als der Antriebslappen 210, so dass der Antriebslappen nicht mit den Wänden des Schlitzes 183 in Berührung kommt. Es kann daher der Schlitz 183 ohne enge

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Tolerier-ung gefertigt werden, im Gegensatz zu bekannten Bauarten, bei denen in diesem Bereich eine gleitende Berührung stattfindet.

Ein weiteres und sehr wichtiges Ergebnis der grösseren Breite des Schlitzes 183 in der Hülse 180 besteht darin, dass das Drehmoment unmittelbar von der Antriebswelle auf den Taumelscheibenantrieb Über den Antriebslappen 210 übertragen wird. Dies vermeidet eine Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle 60 und der Taumelscheibe im Bereich des Schwenkzapfens 230, um den die Taumelscheibe geschwenkt wird. Die Hülse 180 wird in ihrer radialen Richtung durch diese Zapfen 230 gehalten. Auch hier ist eine aufwendige maschinelle Bearbeitung vermieden, die bei einer üblichen Ausbildung der Antriebswelle mit rechteckigem Querschnitt erforderlich wäre. Die Antriebswelle 60 kann bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung auf handelsüblichem Werkstoff in billiger Weise gefertigt werden.

Aus Fig. 7 ergibt sich, dass die Querachsen von Löchern 222 in der Hülse 180 die Achse der Antriebswelle 60 schneiden. Die Nabe 224 der Taumelscheibe, die mit Querlöchern 226 versehen ist, nimmt die Hülse 180 im Bereich von oberen und unteren Flächen 227 und 228 auf. Die abgeschrägte Fläche ergibt das notwendige Spiel zur Fläche 188 der Hülse in der Stellung für vollen Kolbenhub und kann als Gussfläche ausgebildet

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sein. Diese Ausbildung gestattet, die vier Flächen der rechteckigen öffnung einschliesslich der parallelen Seitenflächen durch einen einfachen Räumvorgang herzustellen,. Beim Zusammenbau sind die Löcher 226 und 222 auszurichten, um den hohlen Zapfen 230 (Fig. 3) aufzunehmen.

Die Enden 211 und 213 der Nockenflihrung 212 sind abgerundet, wodurch eine genaue Anlage des Zapfens 220 gewährleistet ist und damit eine genaue Festlegung des grossten und kleinsten Kolbenhubes, wobei für alle Kolben 166 ein im wesentlichen gleicher oberer Totpunkt festgelegt ist. Der mit der Nockenflihrung 212 zusammenarbeitende Zapfen 220 verbindet die Taumelscheibe mit der Antriebswelle 60 und ist zum Antriebslappen 210 und dem Taumelscheibenantrieb 90 abhängig von Bewegungen der Hülse 180 axial beweglich, wodurch der Winkel der Taumelscheibe zur Antriebswelle 6Q stufenlos veränderlich ist, um beliebige Hübe der Kolben 166 einzustellen und damit die Fördermenge des Verdichters.

Die Schmieranlage dieses Verdichters arbeitet

wie folgt: Die in Fig. 1 eingetragenen Pfeile zeigen, dass das öl von dem Sumpf 71 über das Ansaugrohr 75 in dem Blattfederventil 146 zu einem Schmierkanal in Form einer im wesentlichen lotrecht liegenden Nut 76 (Fig. 6) in der inneren Fläche der Ventilplatte 77 gelangt. Die Nut 76 hat einen oberen bogen-

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fönnigen Teil 252, der in Verbindung mit einer zweiten nierenförmigen öffnung 254 in der Ventilscheibe 146 steht und direkt Über dem Ansaugraum 256 der Zahnradpumpe 72 liegt. Die Zahnradpumpe 72 erhöht den Öldruck, wenn sie von der Antriebswelle 60 angetrieben wird.

Unter Druck gesetztes öl wird durch ein nicht dargestelltes Loch im Deckel 258 der ölpumpe in eine Kammer 73 des inneren Gehäuses 37 gefördert, ferner zur Antriebswelle 60 und zum hinteren Nadellager 65· Aus der Kammer 78 kann das öl in einem von drei durch Pfeile in Fig. 1 angedeutete Wege weiterfliessen. Der erste Weg, der durch gestrichelte Pfeile

259 angedeutet wird,verläuft durch ein radiales Loch 260 und eine axiale Bohrung 262 in der Antriebswelle 60 nach vorn zu zwei Querlöchern 264 (Fig. 3), die ausgerichtet zu den Löchern 266 zur Aufnahme des Zapfens 230 liegen, so dass öl zur Nabe 224 der Taumelscheibe und zur Nabe 268 der Scheibe 152 gelangt, so dass die Lagerflächen 156 und 158 geschmiert werden. Ferner sind Löcher 269 in der Scheibe 152 vorgesehen, über die die Kugelköpfe l6l der Kolbenstangen 163 geschmiert werden.

Ein zweiter Strömungsweg wird durch kurze Pfeile 270 in Fig. 1 dargestellt und führt von der Kammer 78 durch das hintere Nadellager 65, um dieses zu schmieren.

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Ein dritter Strömungsweg durch gestrichelte Pfeile 272 in Fig. 1 dargestellt, verlttuft von der Kammer 78 durch den radialen Kanal 79 im Zylinderblock und von diesem rückwärts durch eine axiale Bohrung 276, ein Loch 278 in der Ventilscheibe (Fig. 5), einen Schlitz 279 und ein Loch 280 (Fig. 6) zu einem Kanal 282 im hinteren Deckel zum Boden einer Bohrung 284 eines hydraulischen Steuerventils 290, das in Fig. 4 näher dargestellt ist. Das Steuerventil 290 steuert die Grosse des Kolbenhubes. Fig. 1 zeigt, dass in dem dritten Strömungsweg ein Druckentlastungsventil vorgesehen ist, dessen mit Gewinde versehener Schaft 291 die Höhe des Öldruckes begrenzt«

Wie Fig. 4 zeigt, kann das den Boden der SacK-bohrung 284 erreichte Ul durch das Steuerventil 290 Über die untere Ventilkugel 296 und den Bohrungstell 298 zur Auslassöffnung 300 abströmen. Von dort kehrt das Ul zum Verdichter Über den Rücklaufkanal 302 im hinteren Deckel, einen Schlitz 304 in der Ventilplatte und ein Loch 306 (Fig. 6), ein Loch in der Ventilscheibe (Fig. 5) und den Rücklaufkanal 310 zu einem Rohr 312 zurück. Das Rohr 312 mündet in einen ausgerichteten axialen Kanal 314 im vorderen Deckel 46 und hat über einen radialen Kanal 316 Verbindung zu einem Raum 318, der die vordere Wellendichtung 320 enthält.

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Aus dem Raum 318 fliesst das Öl nach vorn

durch ein Loch 322 in einen Dichtungenapf 323, um die keramische Wellendichtung 324 zu schmieren. Ein anderer Weg für das Öl, der in Fig. 1 mit ausgezogenen Pfeilen dargestellt ist, führt durch das vordere Nadellager 63 und das Drucklager 198, um dieses zu schmieren.

ijjjp weiterer Strom geht von dem Raum 318

durch ein radiales Loch 330 in eine vordere axiale Bohrung in der Antriebswelle, die von dem rückwärtigen Bohrungsteil 262 durch den Dübel 215 getrennt ist. Von der Bohrung 332 fliesst Ul durch einen vorderen radialen Austrittskanal 334 in die Kammer 206 veränderlichen Volumens des Betätigers 190, um den Zylinder 192 zu verstellen.

Die Sehmier- und hydraulische Steueranlage der Fig. 1 und 4 ist so, dass kleine gesteuerte ulleckagen im Bereich des hydraulischen Kolbens 192 in einen napfartigen Behälter gelangen, der durch Zentrifugalwirkung einen vorgegebenen Betrag von öl von etwa 100 gr aufrechterhält. Damit ist ein dauernder Strom von Schmieröl durch das Rohr 312 möglich, um den hydraulischen Zylinder 192 aufzufüllen, wenn der Kolbenhub kleiner als der Maximalhub 1st. Ferner tritt Ul zum Sumpf 71 durch Undichtigkeiten an den Kolben 166 beim Verdichtungshub und gelangt durch das Kurbelgehäuse zur

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Einlasskammer 143, wo ein Ausgleichskanal vorgesehen ist, der aus zueinander ausgerichteten Löchern 325 in der Einlassblattfederventilscheibe 146 (Fig. 5)und 326 in der Ventilplatte 77 (Fig. 6) gebildet wird, die ausgerichtet zu einem nicht dargestellten axialen Kanal im Zylinderblock 38 liegen und zu einer Kammer 327 führt. Der Leckweg im Bereich der Kolben zusammen mit dem ölweg durch die Löcher 325 und 326

Kühlstellen eine dauernde begrenzte Verbindung ait dem /jaittel der Luftkonditionierungsanlage dar. Dies führt zu dem Ergebnis, dass, wenn die Schmierpumpe 72 Schmiermittel aus dem Verdichtergehäuse oder dem Sumpf zur Kammer 206 des Betätigers in gesteuerter Weise fördert, um den Steuerdruck für den Zylinder zu liefern, bei gelegentlichem Entweichen von Schmiermittel ein Zumischen von Kühlmittel erfolgt. Diese Zumischung kann so stark sein, dass die Schmierpumpe 72 nicht mehr den notwendigen Steuerdruck liefern kann.

Wird der volle Pumpenhub verlangt, so kann eine der folgenden Bedingungen eintreten: Erstens, der Überstrom durch das Rohr 312 kann unter den Wert verringert werden, der zum Vermeiden jeglicher Verringerung des Pumpenhubes erforderlich ist. Zweitens, die vorderen Lager erhalten Schmiermittel allein durch die Spritz wirkung, das das öl vom Taumel Scheibenantrieb erhält, Für den Fall, dass das hydraulische Steuerventil 290

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jedoch eine Verringerung des Kolbenhubes anfordert und ungenügende ölmengen in Sumpf 71 vorliegen, um die Kammer 206 des Betätigers zu füllen, so 1st der Anordnung nach der Erfindung eigen, dass der Verdichter -versucht, den vollen Kolbenhub gemäss Fig. 2 einzustellen. Dies liegt an dem Kräftespiel. Die resultierende Kolbenkraft R.P«F. entsprechend dem Pfeil 239 in Fig. 2 wirkt auf die Taumelscheibe 154 so, dass ihr Angriffspunkt jederzeit radial einwärts der BerUhrungslinie zwischen dem Zapfen 220 und der NockenfOhrung 212 liegt. Die horizontale Komponente der Kraft des Zapfens 220 auf die NockenfUhrung 212 ist immer radial weiter von der Achse 240 der Antriebswelle entfernt als der Angriffspunkt der resultierenden Kolbenkraft an der Taumelscheibe. Der Zapfen 220 ist daher radial auswärts zur Achse 240 der Antriebswelle bewegbar, wenn dieses Kräftespiel bei Abwesenheit des Steuerdruckes eintritt, wodurch der Winkel der Taumelscheibe fortschreitend in Richtung auf maximalen Kolbenhub verändert wird. Damit wird die Fördermenge kurzzeitig erhöht, so dass flüssiges Kühlmittel* gasförmiges Kühlmittel und öl in ausreichende« Masse umgewälzt werden, dass mehr öl zum Sumpf 71 zurückkehrt und damit der erforderliche Steuerdruck und damit der angeforderte Kolbenhub '.Eingestellt wird.

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Wie Fig. 4 zeigt, enthält das Steuerventil 290 eine zweite obere Ventilkugel 340, die wie die untere Ventilkugel 296 durch Balge 342 gesteuert wird, die den Druck im Verdampfer über den Empfänger 20 abfühlen, wozu eine Leitung 344 an das Steuerventil 290 angeschlossen ist. Diese führt zu Kanälen 346 und 348 im Steuerventil. Bei Sinken des Druckes im Verdampfer ziehen sich die Balge 342 zusammen, so dass die obere Ventilkugel 340 öffnet und hydraulische Flüssigkeit zum Sumpf über einen Längskanal 350 und einen radialen Kanal 352 im Ventilgehäuse,einen Kanal 354 im hinteren Deckel, einen Kanal 356 in *er Ventilplatte und einen Kanal

358 in der Blattfederventilplatte abströmt. Wie Fig. 1 erkennen lässt, ist das Öffnen der Ventilblattfeder 176 durch eine starre Gegenplatte 359 begrenzt, die mit der Ventilplatte 77 durch einen Niet 361 verbunden ist.

1« Fig. 9 1st eine zweite AusfUhrungsform eines Verdichters nach der Erfindung dargestellt. Für gleiche Bauteile sind gleiche Bezugszeichen verwendet bzw. mit gleichen Bezugszeichen und Beistrich versehen. Die Arbeitsweise ist im übrigen die gleiche wie bei der ersten AusfUhrungsform. Der Verdichter gemäss Fig. 9 hat einen im wesentlichen leckfreien Kreislauf im hydraulischen Steuerkreis mit Ausnahme von beabsichtigten gesteuerten Leckagen durch vorgegebene axiale Entlastungelöcher,

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die nachfolgend beschrieben werden. Der Vorteil eines leckfreien Systems besteht darin, dass einheitliche Prüfverfahren in der Herstellung eingesetzt werden können. Wird die Kammer 206 vom Öl entlastet, so sind Leckagen ein Zeichen für falsche Spiele in den Dichtungen, wodurch eine mangelnde Güte festgestellt wird.

Der Verdichter gemäss Fig. 9 enthält eine Anordnung von Lippendichtungen fUr den axial festgelegten Kolben 194*, wobei der Rand 362 des Kolbens einen kleineren Durchmesser aufweist. Eine Scheibe 364 aus Metallblech ist mit der inneren Fläche des Kolbens 194* verbunden. Die Scheibe 364 erstreckt sich radial nach aussen über den Rand 362 des Kolbens und hat einen nach vorwärts und aussen gebogenen Teil 368, der in einen radialen Flansch 370 Übergeht. Dieser weist eine nachgiebige Randdichtung 372 auf, von der ein Teil 374 verdickt ist, um als federnder Anschlag für die axiale Bewegung des Zylinders 192 zu dienen. Eine äussere ringförmige Lippe 376 ist rund um die Randdichtung 372 gebildet, um eine schleifende Dichtung gegen die innere Hantelfläche des Zylinders 192 zu bilden.

ist BX Die hydraulische Druckflüssigkeit7in der

Kammer 206 veränderlichen Volumens wirksam abgedichtet xarfc, mit Ausnahme eines gesteuerten Abströme über eirieinziges Abströmloch 380«im Kolben 194* und der Scheibe 364 und mehrere

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ausgerichtete Abflusslöcher 382 in der Feder 200 und der Haube 202. Im Ausführungsbeispiel hat das Abströmloch 380 einen Durchmesser von etwa 0,76 mm. In dieser Weise wird das Entlasten durch Abströmen der hydraulischen F-lüssigkeit aus der Kammer 206 gesteuert, wenn der Taumelscheibenantrieb in Richtung auf vollen Kolbenhub arbeitet.

Die Abdichtung bei der Bauform nach Fig. 9 enthält ferner vordere und hintere Wellendichtungen 383 bzw. 384, um einen gesteuerten Strom von Schmiermittel zum Verdichter zu gewährleisten. Die Dichtungen 383 und 384 bestehen aus Ringen 386 aus Polytetrafluoräthylen, die durch unter Druck stehendes Schmiermittel geschmiert sind, um eine lange Lebensdauer der Lippendichtungen zu gewährleisten.

Wie in den Fig. 1 und 9 grafisch dargestellt, ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die resultierende Kolbenkraft R.P.Fo, die durch den Pfeil 239 dargestellt ist, stets neben der Achse 240 der Antriebswelle und unterhalb der Mittellinie des radial beweglichen Zapfens 220 liegt. Diese Bedingungen sind stets vorhanden, wenn sich auch der Angriffspunkt der resultierenden Kolbenkraft bei je 72° Drehwinkel der Antriebswelle SO kontinuierlich ändert. Versuche haben gezeigt, dass der radiale Abstand D der resultierenden Kolbenkraft 239 zwischen einem Maximalwert von 1,7 mm unter der

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Aehse 240 bis zu einem Höchstwert von 4 mm oberhalb der Achse 240 der Antriebswelle veränderlich ist« Ebenso besteht für den Zapfen 220 bei einer Vergrösserung des Winkele der Taumelscheibe infolge des vergrösserten Volumens der Kammer 206 die Neigung, dass sich seine Achse 242 in Fig· 9 um einen grösseren radialen Abstand A von der Achse der Antriebswelle bewegt, um die Pumpwirkung des Verdichters zu vergrössern. Die erflndungsgemässe Ausbildung verleiht damit dem Taumelscheibenantrieb die Neigung, dass der Verdichter die Einstellung für vollen Kolbenhub gemäss den Fig. 2 und 9 anzunehmen trachtet. Diese Neigung nimmt fortschreitend zu beim Ausfall des Steuerdruckes in der Kammer 206·

Dies steht im Gegensatz zu bekannten, in radialer Richtung festgelegten Zapfenanordnungen· Dadurch, dass der Zapfen 220 bei der erfindungsgemässen Bauart sich in radialer Richtung auswärts frei bewegen kann, wird der Winkel der Taumelscheibe 154 in Bezug zur Achse 240 vom Maximalwert 90° kontinuierlich verringert, bis die Stellung gemäss den Fig. 2 und 9 für vollen Kolbenhub erreicht wird, bei der die Neigung zur Achse der Antriebswelle etwa 63° beträgt·

Eine zunehmende Belastung des Verdichters mit anschliessender Vergrösserung des Pumpenhubes bewirkt, dass der Zapfen 220 sich radial nach aussen von der Achse 240 der Antriebs-

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welle bewegen will, da die Länge des Momentarmes A ständig zunimmt. Die Achse des Zapfens 220 bewegt sich mit grösserer Geschwindigkeit nach aussen als der Angriffspunkt der resultierenden Kolbenkraft R.P.F., die in einem augenblicklichen Angriffspunkt durch den Pfeil 239 angezeigt ist. Der kleinste radiale Abstand A^ ist mindestens ausreichend, um den Berührungspunkt des Zapfens radial auswärts des Angriffspunkts der resultierenden Kolbenkraft zu halten, d.h. A, ist stets grosser als der Momentarm D.

Der Verdichter gemäss Fig. 9 hat ein Übliches Hochdrucksicherheitsventil 390, das in eine Bohrung des hinteren Deckels 140 im Bereich der Auslasskammer 144 eingeschraubt ist.

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V Leerseite

Claims (4)

1. W/Vh-3231 24.11.77

   General Motors Corporation, Detroit, Mich., Y.St.A.

   Verdichter ait veränderliche» Bub

   Patentansprüche s

   Ii Verdichter alt veränderlichem Bab, bestehend aus einea in eines. Gehfiuse Imp^ü vfi\ t «Φι»> Zylinderblock (38), einer Antriebswelle (60), deren eines Ende ie Gehfiuse und deren anderes Ende im Zylinderblock abgestützt ist, Mehreren parallel zur Achse der Antriebswelle liegenden Zylindern (165) im Zylinderblock, einer alt der Antriebswelle verbundenen Taumelscheibe (13%), die alt in den Zylindern venenlebLlcben Kolbett (166) verbunden ist, und einem Betatiger (190) mit eintfter

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   veränderlichen Volumens nit einem axial zur Antriebswelle beweglichen Glied (192), das die Winkelstellung der Taumelscheibe zur Antriebswelle und damit den Hub der Kolben ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (60) abgedichtet τοη einer Hülse (180) umgeben ist, die mit dem beweglichen Glied (192) des Betätigers verbunden axial verschleblich ist, dass die Hülse einen Längsschlitz (183) enthält und mit ihr die Taumelscheibe (154) über einen Zapfen (230) schwenkbar verbunden ist, dessen Achse durch die Achse der Antriebswelle geht, dass ein radialer Lappen (210) an der Antriebswelle eine Hocken führung (212) enthält, in die ein an der Taumelscheibe sitzender Nocken (220) eingreift und abhängig von der axialen Bewegung der Hülse längs der Nockenftihrung: verstellbar ist, um den Winkel der Taumelscheibe zur Antriebswelle zu ändern, wobei der Lappen von den Seiten des Schlitzes ein vorgegebenes Spiel aufweist, durch das ein unmittelbarer Drehantrieb zwischen dem Lappen und der Taumelscheibe erleichtert, ein ummittelbarer Drehantrieb zwischen der Antriebswelle tmd der Taumelscheibe im Bereich des Zapfens zwischen Hülse und Taumelscheibe und damit eine Drehmomentübertragung an dieser Stelle verhindert wird.
2. 2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Enden (211.213)

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   der NockenfUhrung (212) den grossten bzw. kleinsten Hub der Kolben (166) bestimmen und für alle Kolben eine konstante Totpunktstellung bedingen.
3. 3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haften zwischen der Hülse (180) und dem axial beweglichen Glied (192) des Betätigers (190) einerseits und der Antriebswelle (90) andererseits durch einen Anschlag (195) am abgesetzten Ende der HUlse verringert ist und eine ausreichende axiale Länge der HUlse und des beweglichen Glieds des Betätigers vorgesehen ist.
4. 4. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer von der Antriebswelle angetriebenen ölpumpe und einem im Gehäuse vorgesehenen ölsumpf, dadurch gekennzeichnet, dass der die Taumelscheibe (154) mit der HUlse (180) verbindende Zapfen (230) hohl ist und mit einem Kanal (262) im hinteren Teil der Antriebswelle (60) in Verbindung steht, dass die Antriebswelle im vorderen Bereich einen Querkanal (334) zur Kammer (206) veränderlichen Volumens des Betätigers aufweist, dass ein Auslasskanal (276) von der Förderseite (79) der ölpumpe (72) mit einem Auslasskanal (310/ im Zylinderblock (38) auseerhalb der Zylinder (165) verbunden ist, der durch einen Kanal (312) radial ausserhalb der Taumelscheibe

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   mit einer Auslassleitung (310) im vorderen Bereich der Antriebswelle verbunden ist, von dem aus Über einen zweiten Auslasskanal (332) Ul zum Hohlraum des Zapfens (230) gelangt» 5. Verdichter nach Anspruch 4 zur Eingliederung in eine Luftkonditionierungsanlage für Kraftfahrzeuge zum Pumpen eines Kühlmittels von und zu einem Kondensator und einem Verdampfer, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenführung (212) radial weiter Abstand von der Achse der Antriebswelle (60) hat als der Angriffspunkt der resultierenden Kolbenkraft an der Taumelscheibe (154), dass die ölpumpe (52) dauernd in begrenzter Verbindung mit dem Kühlmittel steht und dass, wenn bei gelegentlichem Entweichen von öl aus dem Gehäuse sich dieses mit dem Kühlmittel in solchem Ausmasse mischt, dass in dem Gehäuse eine ausreichende ölmenge zum Erzielen des gesteuerten Druckes im Betätiger (190) nicht vorliegt, der hohle Zapfen (220) zwischen HQlse und Taumelscheibe radial zur Achse der Antriebswelle durch die Schwenkung der Taumelscheibe und die resultierende Kolbenkraft bewegt wird, um die Taumelscheibe in die Stellung für grössten Hub der Kolben zu verstellen, so dass die Kühlmittelfördermenge auf den Höchstwert gebracht wird und die Rückkehr von öl zum Verdichter vom Kondensator und vom Verdampfer bewirkt wird, damit die ölpumpe den Steuerdruck wieder liefern kann.

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