DE69822686T2

DE69822686T2 - Kompressor mit variabler Fördermenge

Info

Publication number: DE69822686T2
Application number: DE69822686T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki 2 chome Nagai; Masahiro 2 chome Kawaguchi; Masanori 2 chome Sonobe; Ken 2 chome Suitou; Takuya 2 chome Okuno; Koji 2 chome Kawamura
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: US6077047A; EP0855505B1; EP0855505A2; CN1091843C; EP0855505A3; KR100302822B1; CN1191272A; DE69822686D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kompressoren mit variabler Fördermenge, die in Klimaanlagen-Systemen für Automobile eingesetzt werden. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kompressor mit variabler Fördermenge, der eine neigbare Steuerscheibe verwendet, um die Fördermenge einzustellen.
Ein Kompressor mit variabler Fördermenge der kupplungslosen Art ist in den 10 bis 12 gezeigt. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, bringt ein Gehäuse 105 Zylinderbohrungen 101, eine Kurbelkammer 102, eine Ansaugkammer 103 und eine Ausstoßkammer 104 unter. Eine Antriebswelle 107, welche sich durch die Kurbelkammer 102 erstreckt, wird drehbar in dem Gehäuse 105 gestützt. Ein Rotor 108 ist an der Antriebswelle 107 in der Kurbelkammer 102 befestigt. Eine Taumelscheibe 109 ist in der Kurbelkammer 102 untergebracht. Die Taumelscheibe 109 wird von der Antriebswelle 107 auf eine Art gestützt, so dass sie verschiebbar und neigbar in Bezug auf die Antriebswelle 107 ist. Kolben 106 sind mit der Taumelscheibe 109 verkoppelt. Stützarme 111 erstrecken sich von dem Rotor 108 während zugehörige Führungsbolzen 112 von der Taumelscheibe 109 hervorragen. Die Stützarme 111 und die Führungsbolzen 112 bilden einen Gelenkmechanismus 10. Jeder Führungsbolzen 112 hat einen kugelförmigen Abschnitt 112a, welcher verschiebbar in eine Führungsbohrung 111a eingepasst ist, die sich durch den zugehörigen Führungsarm 111 erstreckt.
Entsprechend dreht sich die Taumelscheibe 109 einstöckig mit der Antriebswelle 107. Während der Drehung veranlasst der Gelenkmechanismus 110 die Taumelscheibe 109 dazu, sich zwischen einer maximalen Neigungsposition und einer minimalen Neigungsposition zu bewegen, während diese auf der Antriebswelle 107 gleitet. Wie in der vergrößerten Ansicht in 11(b) gezeigt, ist ein geringfügiger Spielraum zwischen der Wand der Führungsbohrung 111a und dem zugehörigen, kugelförmigen Abschnitt 112a in dem Gelenkmechanismus 110 versehen. Der Spielraum erlaubt eine glatte Bewegung der Taumelscheibe 109.
Ein Druckbeaufschlagungs-Durchgang 113 verbindet die Auslasskammer 104 mit der Kurbelkammer 102, während ein Kanal 114 die Kurbelkammer 102 mit der Ansaugkammer 103 verbindet. Ein Fördermengen-Steuerventil 115 ist in dem Druckbeaufschlagungs-Durchgang 113 versehen. Das Steuerventil 115 reguliert den Öffnungsbetrag des Druckbeaufschlagungs-Durchgangs 113, um den Betrag des Kühlgases, welches von der Auslasskammer 104 zu der Kurbelkammer 102 geleitet wurde, zu ändern. Dies stellt wiederum den Druck in der Kurbelkammer 102 in Übereinstimmung mit dem Betrag des Kühlgases, das durch den Kanal 114 entlassen wird, ein. Der Unterschied zwischen den Drücken, welche auf jeder Seite der Kolben 106 wirken, d. h. der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 102 und dem Druck in den Zylinderbohrungen 101, wird folglich geändert. Als Folge wird die Taumelscheibe 109 zwischen der maximalen Neigungsposition und der minimalen Neigungsposition bewegt. Dies ändert den Hub jedes Kolbens 106 und variiert die Fördermenge.
Ein Vorsprung 109a ragt von der inneren Hinterfläche der Taumelscheibe 109 heraus. Ein Schließer 121 ist angeordnet, um mittels eines Drucklagers 122 gegen den Vorsprung 109a anzugrenzen. Während die Taumelscheibe 109 in Richtung auf die minimale Neigungsposition gleitet, drücken der Vorsprung 109a und das Drucklager 122 den Schließer 121. Wenn die Taumelscheibe 109 in der minimalen Neigungsposition angeordnet ist, grenzt eine Schließer-Fläche 123, welche auf dem Schließer 121 festgelegt ist, an einer Positionier-Fläche 124, welche auf der entsprechenden Innenwand des Gehäuses 105 festgelegt ist, an. Dies trennt die Ansaugkammer 103 von einem Ansaug-Durchgang 125, welcher mit einem externen Kühlkreis verbunden ist. In anderen Worten beschränkt die Angrenzung zwischen der Schließer-Fläche 123 und der Positionier-Fläche 124 eine weitere Verschiebung der Taumelscheibe 109, wenn der Schließer 121 die Ansaugkammer 103 von dem Ansaug-Durchgang 125 trennt. In dieser Lage ist die Taumelscheibe 109 in der minimalen Neigungsposition angeordnet.
Wenn der Schließer 121 den Durchfluss des Kühlgases blockiert, wird die Zirkulation des Kühlgases durch den externen Kühlkreis verhindert. Dies ist insofern vorteilhaft, da der Betrieb des Kompressors oder die Rotation der Antriebswelle 107, selbst wenn eine Kühlung nicht erforderlich ist, fortgesetzt wird. Diese Konstruktion schließt den Bedarf für eine kostspielige und schwere Kupplung aus, welche zwischen der Antriebswelle 107 und dem Fahrzeugmotor 126 angeordnet wäre. Folglich verhindert der Ausschluss der Kupplung Erschütterungen, die erzeugt werden würden, wenn die Kupplung betätigt oder gelöst wird.
Eine erste Feder 116, welche eine Spiralfeder ist, befindet sich zwischen dem Rotor 108 und der Taumelscheibe 109 auf der Antriebswelle 107, um die Taumelscheibe 109 in Richtung auf die minimale Neigungsposition zu spannen. Deshalb hält die erste Feder 116 die Taumelscheibe 109 an der minimalen Neigungsposition, falls der Betrieb des Kompressors, wenn der Motor 126 angehalten und der Druck im Kompressor folglich einheitlich wird, angehalten wird. Als Folge ist die Fördermenge minimal, wenn der Kompressor seinen Betrieb beginnt. In solch einer Lage ist die Momentenlast, die für den Betrieb des Kompressors benötigt wird, minimal. Folglich wird die Erschütterung, die erzeugt wird, wenn der Betrieb gestartet wird, effektiv unterdrückt.
Ein oberer Totpunkt-Abschnitt 109b (OT), welcher jeden Kolben 106 an seinem oberen Totpunkt anordnet, und ein unterer Totpunkt-Abschnitt 109c (UT), welcher jeden Kolben 106 an seinem unteren Totpunkt anordnet, sind auf der Taumelscheibe 109 festgelegt. Der Kolben, der in 10 veranschaulicht wird, ist am oberen Totpunkt durch den OT-Abschnitt 109b angeordnet. Der UT-Abschnitt 109c ist auf der gegenüberliegenden Seite der Antriebswelle 107 in der Zeichnung gezeigt.
Zwei Ebenen 117, 118 sind an der zentralen Forderseite der Taumelscheibe 109 festgelegt, welche die Fläche ist, die der ersten Feder 116 gegenüberliegt. Die erste Ebene 117 erstreckt sich von dem OT-Abschnitt 109b in Richtung auf das Zentrum der Taumelscheibe 109. Die zweite Ebene 118 erstreckt sich von dem UT-Abschnitt 109c in Richtung auf das Zentrum der Taumelscheibe 109. Die erste und zweite Ebene 117, 118 sind so geneigt, dass sie bei Positionen dem Rotor 108 näher kommen, die näher an der Verschneidung zwischen den beiden Ebenen 117, 118 oder der Gratlinie K11 liegen.
Die erste Feder 116 grenzt an der Taumelscheibe 109 entlang der Gratlinie K11 zwischen den Ebenen 117, 118 an, wenn sich die Taumelscheibe 109 an der minimalen Neigungsposition befindet. In dieser Lage grenzt die Taumelscheibe 109 an dem Drucklager 122 an. Eine Linie T ist zwischen der Taumelscheibe 109 und dem Drucklager 122 festgelegt. Die Taumelscheibe 109 schwenkt um die Linie T, wenn sie sich in Richtung auf die minimale Neigungsposition neigt. Die Linie T ist in einer hypothetischen Ebene H enthalten, welche sich parallel zu der Achse L der Antriebswelle 107 erstreckt. Wie in den 11(a), 11(b) und 12 gezeigt, befindet sich die Gratlinie K11 an einer Position, die näher dem OT-Abschnitt 109b ist als die Linie T, wenn sich die Taumelscheibe 109 in der minimalen Neigungswinkelposition befindet. Noch genauer befindet sich die Gratlinie K11 an einer Position, die näher an dem OT-Abschnitt 109b ist als die hypothetische Ebene H.
Wenn die Taumelscheibe 109 sich an der minimalen Neigungswinkelposition befindet, drückt entsprechend die erste Feder 116 den OT-Abschnitt 109b der Taumelscheibe 109 und erzeugt ein Neigungsmoment M11, das um die Linie T in eine Richtung wirkt, dass die Neigung der Taumelscheibe 109 erhöht wird. Der Spielraum zwischen der Wand der Führungsbohrung 111a und dem zugehörigen, kugelförmigen Abschnitt 112a in dem Gelenkmechanismus 110 erlaubt eine geringe Neigung der Taumelscheibe 109, wenn sich diese an der minimalen Neigungswinkelposition befindet. Folgerichtig wird jeder kugelförmige Abschnitt 112a gegen die Wand der zugehörigen Führungsbohrung 111a auf der Seite der Taumelscheibe (gegen die rechte Seite, wie in der Zeichnung betrachtet) gedrückt. Deshalb ist die minimale Neigungswinkelposition der Taumelscheibe 109 so festgelegt, wenn der Kompressor nicht im Betrieb ist.
Jedoch wird während des Betriebs des Kompressors eine Kompressionsreaktion erzeugt, wenn jeder Kolben 106 sich seiner oberen Totpunktposition annähert. Die Kompressionsreaktion wirkt auf die Taumelscheibe 109 und bildet ein Neigungsmoment M12, das um die Linie T in eine die Neigung verkleinernde Richtung der Taumelscheibe 109 wirkt. Das Neigungsmoment M12 ist größer als das Neigungsmoment M11, welches von der ersten Feder 116 erzeugt wird. Entsprechend wird jeder kugelförmige Abschnitt 112a gegen die rotorseitige Wand der zugehörigen Führungsbohrung 111a gedrückt, wenn der Kompressor betrieben wird. Folglich ist jede Richtung, in die jeder kugelförmige Abschnitt 112a gedrückt wird, wenn der Kompressor in Betrieb ist, gegensätzlich zu der Richtung, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist. Daher wird die minimale Neigungsposition der Taumelscheibe 109 so festgelegt, wenn der Kompressor betrieben wird.
Mit anderen Worten weicht die minimale Neigungsposition der Taumelscheibe 109 bei dem Kompressor nach dem Stand der Technik, wenn der Kompressor betrieben wird, ab von der, wenn der Kompressor den Betrieb anhält. Der Winkel der Taumelscheibe 109 an der minimalen Neigungsposition wird während des Zusammenbaus des Kompressors festgelegt. Jedoch ist die minimale Neigungsposition der Taumelscheibe 109 von dem festgelegten Winkel verschoben, wenn der Kompressor den Betrieb beginnt. Diese Verschiebung muss in Betracht gezogen werden, wenn die Taumelscheibe 109 eingebaut wird. Als Folge müssen lästige Installations-Schritte vorgenommen werden.
Als anderen Stand der Technik offenbaren die Dokumente EP-A-0 748 937 oder EP-A-0 301 519 einen Kompressor mit variabler Fördermenge, der ein Gehäuse aufweist, das eine Zylinderbohrung darin, einen Kolben, der sich in der Zylinderbohrung befindet, eine Antriebswelle, die drehbar durch das Gehäuse gestützt wird, eine Drehstütze, die an der Antriebswelle befestigt ist und eine Steuerscheibe, die mit dem Kolben verbunden ist, hat. Die Steuerscheibe wird neigbar von der Antriebswelle gestützt und ist in den axialen Richtungen der Antriebswelle verschiebbar. Die Steuerscheibe neigt sich zwischen einer maximalen Neigungsposition und einer minimalen Neigungsposition, wenn die Fördermenge des Kompressors geändert wird. Ferner haben beide Kompressoren einen Gelenkmechanismus, der sich zwischen der Drehstütze und der Steuerscheibe befindet, wobei der Gelenkmechanismus ein erstes Gelenkteil, welches an der Steuerscheibe befestigt ist, und ein zweites Gelenkteil, welches mit der Drehstütze verbunden ist, hat, so dass das erste und zweite Gelenkteil miteinander so in Eingriff stehen, dass sie den Gelenkmechanismus bilden, und eine Spanneinrichtung, die sich zwischen der Drehstütze und der Steuerscheibe befindet, um die Steuerscheibe in Richtung auf die minimale Neigungswinkelposition zu spannen hat.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Kompressor mit variabler Fördermenge bereitzustellen, der seine Steuerscheibe an dem gleichen Neigungswinkel beibehält, ungeachtet dessen ob der Kompressor betrieben wird oder nicht.
Um die obigen Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen Kompressor mit variabler Fördermenge bereit, der die technischen Merkmale gemäß des Anspruchs 1 hat. Der Kompressor hat ein Gehäuse, welches eine Zylinderbohrung darin, einen Kolben, der sich in der Zylinderbohrung befindet, eine Antriebswelle, die drehbar vom Gehäuse gestützt wird, eine Drehstütze, die an der Antriebswelle befestigt ist und eine Steuerscheibe, die mit dem Kolben verbunden ist, aufweist. Die Steuerscheibe wird neigbar von der Antriebswelle gestützt und ist in den axialen Richtungen der Antriebswelle verschiebbar. Die Steuerscheibe neigt sich zwischen einer maximalen Neigungsposition und einer minimalen Neigungsposition, wenn die Fördermenge des Kompressors geändert wird. Ein Gelenkmechanismus befindet sich zwischen der Drehstütze und der Steuerscheibe. Der Gelenkmechanismus hat einen erstes Gelenkteil, das an der Steuerscheibe befestigt ist, und ein zweites Gelenkteil, das mit der Drehstütze so verbunden ist, dass das erste und zweite Gelenkteil miteinander in Eingriff stehen, um den Gelenkmechanismus zu bilden. Ein vorbestimmter Spielraum besteht zwischen dem ersten Gelenkteil und dem zweiten Gelenkteil, welcher ein geringfügiges Maß an Spiel in der Bewegung der Steuerscheibe in Neigungsrichtung zulässt. Das Spiel ist so angesetzt, dass der Gelenkmechanismus zwangsläufig den Neigungswinkel der Taumelscheibe festlegt, wenn die Steuerscheibe in seiner minimalen Neigungsposition, aufgrund eines ersten Moments, das auf die Steuerscheibe durch eine Kompressionsreaktionskraft des Kolbens aufgebracht wird, ist, während der Kompressor läuft. Die Steuerscheibe dreht sich einstückig mit der Antriebswelle, der Drehstütze und dem Gelenkmechanismus. Eine Spanneinrichtung befindet sich zwischen der Drehstütze und der Steuerscheibe, um die Steuerscheibe in Richtung auf die minimale Neigungswinkelposition zu spannen. Eine Anbring-Einrichtung bringt ein zweites Moment in die selbe Richtung, wie das erste Moment, an die Taumelscheibe an, wenn der Kompressor nicht betrieben wird.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von den angenommen wird, dass diese neu sind, werden speziell in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung, zusammen mit seinen Zielen und Vorteilen daraus, kann am besten in Bezug auf der folgenden Beschreibung der vorliegendenden, bevorzugten Ausführungsbeispiele mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 ist eine Querschnitts-Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit automatischer Schaltung versehenen Kompressors mit variabler Fördermenge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnitts-Ansicht, die den Kompressor aus 1 in einer Lage mit minimaler Fördermenge zeigt;
3(a), 3(b), und 3(c) sind partielle Querschnitts-Ansichten, die den Kompressor aus 1 zeigen;
4 ist eine vergrößerte, partielle Ansicht, die die Umgebung von einer Zentralbohrung der Taumelscheibe zeigt;
5(a), 5(b) und 5(c) sind partielle Querschnitts-Ansichten, die ein anderes Ausführungsbeispiel eines Kompressor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
6 ist eine vergrößerte, partielle Ansicht, die die Umgebung der Zentralbohrung der Taumelscheibe des Kompressors aus 5 zeigt;
7(a), 7(b), 7(c) und 7(d) sind partielle Querschnitts-Ansichten, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
8 ist eine vergrößerte, partielle Ansicht, die die Umgebung einer Zentralbohrung der Taumelscheibe des Kompressors aus 7(a) zeigt;
9(a), 9(b), 9(c), 9(d), 9(e) und 9(f) sind schematische Ansichten, die eine Feder, welche an unterschiedlichen Positionen angebracht ist, um die Taumelscheibe in Richtung auf die minimale Neigungsposition zu spannen;
10 ist eine Querschnitts-Ansicht, die einen Kompressor des Standes der Technik in einer Lage mit minimaler Fördermenge zeigt;
11(a), 11(b), 11(c) sind partielle Querschnitts-Ansichten, die den Kompressor aus 10 zeigen; und
12 ist eine vergrößerte, partielle Ansicht, die die Umgebung der Zentralbohrung der Taumelscheibe zeigt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit automatischer Schaltung versehenen Kompressors mit variabler Fördermenge gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Wie in den 1 und 2 gezeigt hat der Kompressor ein Vordergehäuse 11, das an dem vorderen Ende eines Zylinderblocks 12 befestigt ist. Ein Hintergehäuse 13 ist an dem hinteren Ende des Zylinderblocks 12 mit einer Ventil-Scheibe 14, die dazwischen angeordnet ist, befestigt. Das Vordergehäuse 11, der Zylinderblock 12 und das Hintergehäuse 13 bilden das Kompressor-Gehäuse. Eine Kurbelkammer 15 ist in dem Vordergehäuse 11 vor dem Zylinderblock 12 festgelegt. Eine Antriebswelle 16 wird drehbar so gestützt, dass sich diese durch die Kurbelkammer 15 erstreckt. Eine Rolle 17 wird drehbar mittels eines Spurlagers 18 an der Vorderwand des Vordergehäuses 11 gestützt. Die Rolle 17 ist mit dem Ende der Antriebswelle 16, die aus dem Vordergehäuse 11 herausragt, gekoppelt. Ein Riemen 19 verbindet die Rolle 17 direkt mit einen Fahrzeugmotor 20, welcher als eine externe Antriebswelle dient. Folglich sind der Kompressor und der Motor 20 direkt miteinander verbunden ohne einen Kupplungsmechanismus, solch einen wie eine elektromagnetische Kupplung, zu verwenden.
Eine Lippendichtung 21 dichtet den Raum zwischen dem vorderen Abschnitt der Antriebswelle 16 und dem Vordergehäuse 11 ab. Eine Drehstütze oder Rotor 22 ist auf der Antriebswelle 16 in der Kurbelkammer 15 befestigt. Eine Taumelscheibe 23, welche als eine Steuerscheibe dient, ist in der Kurbelkammer 15 untergebracht. Die Antriebswelle 16 ist in einer Zentralbohrung 23a, die im Zentrum der Taumelscheibe 23 festgelegt ist, eingesetzt. Die Taumelscheibe 23 wird von der Antriebswelle 16 auf eine Art gestützt, die es der Taumelscheibe 23 ermöglicht, entlang einer Achse L der Antriebswelle 16 zu gleiten, während des Neigens in Bezug auf die Antriebswelle 16. Ein oberer Totpunkt-Abschnitt 23c (OT-Abschnitt), welcher jeden Kolben 37 an seiner oberen Totpunkt-Position anordnet, und ein unterer Totpunkt-Abschnitt 23d (UT-Abschnitt), welcher jeden Kolben 37 an seiner unteren Totpunkt-Position anordnet, sind auf der Taumelscheibe 23 festgelegt. Der Kolben 37, der in 1 dargestellt ist, ist an der oberen Totpunkt-Position durch den OT-Abschnitt 23c angeordnet. Die UT-Positiom 23d ist auf der gegenüberliegenden Seite der Antriebswelle 16 in der Zeichnung gezeigt.
Der Kolben 37, der in 1 und 2 gezeigt ist, befindet sich an der oberen Totpunkt-Position. Wenn die Antriebswelle 16 um 180° von der Position, die in den Zeichnungen gezeigt ist, gedreht wird, bewegt der UT-Abschnitt 23d den Kolben 37 zu seiner unteren Totpunkt-Position.
Ein Gelenkmechanismus 24 ist zwischen dem Rotor 22 und der Taumelscheibe 23 bereitgestellt. Der Gelenkmechanismus 24 hat Stütz-Arme 25, welche sich von der hinteren Fläche des Rotors 22 erstrecken und zugehörige Führungsbolzen 26, welche von der Taumelscheibe 23 herausragen. Jeder Führungsbolzen 26 hat einen kugelförmigen Abschnitt 26a, welcher gleitend in die Führungsbohrung 25a, die sich durch den zugehörigen Stütz-Arm 25 erstreckt, eingepasst ist. Die Taumelscheibe 23 dreht sich einstückig mit der Antriebswelle 16 mittels des Rotors 22 und dem Gelenkmechanismus 24. Die Taumelscheibe 23 wird von der Antriebswelle 16 gestützt, so dass der Eingriff zwischen den Führungsbohrungen 25a und den zugehörigen kugelförmigen Abschnitten 26a der Taumelscheibe 23 ermöglicht, sich während des Gleitens entlang der Antriebswelle 16, zu neigen.
Eine erste Feder 27, welche eine Spiralfeder ist, ist auf der Antriebswelle 16 zwischen dem Rotor 22 und der Taumelscheibe 23 angeordnet. Die erste Feder 26 (?27?) grenzt an dem zentralen Vorder-Abschnitt der Taumelscheibe 23 an und spannt die Taumelscheibe 23 gegen den Zylinderblock 23 entlang der Achse L der Antriebswelle 16.
Eine Schließer-Bohrung 28 erstreckt sich koaxial mit der Antriebswelle 16 durch das Zentrum des Zylinderblocks 12. Ein topfförmiger Schließer 29 ist gleitend in der Schließer-Bohrung 28 untergebracht. Eine zweite Feder 30 ist in der Schließer-Bohrung 28 angeordnet, um den Schließer 29 gegen die Taumelscheibe 23 zu spannen.
Das hintere Ende der Antriebswelle 16 ist in den Schließer 29 eingesetzt. Ein Radiallager 31 ist zwischen dem hinteren Abschnitt der Antriebswelle 16 und der Innenwand des Schließers 29 angeordnet. Das Radiallager 31 und der Schließer 29 werden so gestützt, dass sie zusammen entlang der Antriebswelle 16 gleiten.
Ein Ansaug-Durchgang 32 erstreckt sich durch das Hintergehäuse 13 und das Zentrum der Ventilscheibe 14. Der Ansaug-Durchgang ist mit der Schließer-Bohrung 28 verbunden. Eine Positionier-Fläche 33 ist um den Ansaug-Durchgang 32 herum auf der Vorderfläche der Ventilscheibe 14 festgelegt. Eine Schließer-Fläche 34 ist auf der Endfläche des Schließers 29 festgelegt. Die Bewegung des Schließers 29 bringt die Schließer-Fläche 34 und die Positionier-Fläche 33 in Berührung miteinander und trennt sie voneinander. Berührung zwischen der Schließer-Fläche 34 und der Positionier-Fläche 33 dichtet den Raum dazwischen ab und trennt den Ansaug-Durchgang 32 von der Schließer-Bohrung 28.
Ein ringförmiges Drucklager 35 ist gleitend auf der Antriebswelle 16 angeordnet und befindet sich zwischen dem offenen Ende des Schließers 29 und einem Paar von Vorwölbungen 23b, die von der hinteren Zentralfläche der Taumelscheibe 23 hervorstehen. Die Kraft der zweiten Feder 30 erhält den Halt des Drucklagers 35 zwischen den Vorwölbungen 23b der Taumelscheibe 23 und dem Schließer 29 aufrecht.
Die Neigung der Taumelscheibe 23, mit Bezug zu einer Ebene lotrecht zur Achse L der Antriebswelle 16, verringert sich, wenn die Taumelscheibe 23 entlang der Antriebswelle 16 in Richtung auf den Zylinderblock 12 gleitet. Da sich die Neigung der Taumelscheibe 23 verringert, drückt die Taumelscheibe 23 den Schließer 29 mit den Vorwölbungen 23b und das Drucklager 35 gegen die Positionierungsfläche 33 entgegen der Kraft der zweiten Feder 30. Wenn die Schließer-Fläche 34 des Schließers 29 an der Positionier-Fläche 33 angrenzt, wird die weitere Neigung der Taumelscheibe 23 eingeschränkt. In dieser Lage ist die Neigung der Taumelscheibe 23 minimal und geringfügig größer als Null Grad. 2 zeigt die Taumelscheibe 23, die sich an der minimalen Neigungsposition befindet. Mit dem Schließer 29, der an der Ventilscheibe 14 angrenzt, ist die minimale Neigungsposition der Taumelscheibe 23 durch den Schließer 29, die Ventilscheibe 14 und das Drucklager 35 festgelegt.
Die Neigung der Taumelscheibe 23, in Bezug auf eine Richtung lotrecht zu der Achse L der Antriebswelle 16, steigt, wenn die Taumelscheibe 23 entlang der Antriebswelle 16 in Richtung auf den Rotor 22 gleitet. Da die Neigung der Taumelscheibe 23 steigt, bewegt die Kraft der zweiten Feder 30 die Schließer-Fläche 34 von der Positionier-Fläche 33 weg. Ein Anschlag 22a ragt von der hinteren Fläche des Rotors 22 heraus. Die Angrenzung der Taumelscheibe 23 in Richtung auf den Anschlag 22a schränkt ein weiteres Gleiten der Taumelscheibe 23 ein. In dieser Lage ist die Neigung der Taumelscheibe 23 maximal. 1 zeigt die Taumelscheibe 23 an der maximalen Neigungsposition.
Zylinderbohrungen 36 (nur eine ist in den Zeichnungen gezeigt) erstrecken sich durch den Zylinderblock 12. Jede Zylinderbohrung 36 hält einen einseitig wirkenden Kolben 37. Jeder Kolben 37 ist mit einem peripheren Abschnitt der Taumelscheibe 23 durch Gleitstücke gekoppelt. Die Rotation der Taumelscheibe 23 wird umgewandelt in eine lineare Hin- und Herbewegung der Kolben 37.
Eine Ansaugkammer 39 und eine Ausstoßkammer 40 sind in dem hinteren Gehäuse 13 festgelegt. Für jede Zylinderbohrung 36 hat die Ventilscheibe 14 eine Ansaugöffnung 41, eine Ansaugklappe 42, um die Ansaugöffnung 41 zu schließen, eine Ausstoßöffnung 43, und eine Ausstoßklappe 44, um die Ausstoßöffnung 43 zu schließen. Kühlgas in der Ansaugkammer 39 wird in jede Zylinderbohrung 36 durch die Ansaugöffnung 41 gezogen, wenn der zugehörige Kolben 37 sich von der Ventilscheibe 14 in Richtung auf seine untere Totpunkt-Position bewegt. Das Kühlgas, welches in die Zylinderbohrung 36 gezogen wurde, wird komprimiert und dann zur Ausstoßkammer 40 durch die Ausstoßöffnung 43 geleitet, wenn der Kolben 37 sich zu der Ventilscheibe 14 in Richtung auf seine obere Totpunkt-Position zurückbewegt. Der Winkel der Ausstoßklappen 44 wird durch eine Arretierung 45, die an der Ventilscheibe 14 befestigt ist, eingeschränkt.
Ein Drucklager 46 ist zwischen dem Rotor 22 und dem Vordergehäuse 11 angeordnet. Das Drucklager 46 nimmt die Kompressionsreaktion auf, die während der Kompression des Kühlgases erzeugt wird und die an den Rotor 22 mittels der Kolben 37 und der Taumelscheibe 23 übertragen wird.
Die Ansaugkammer 39 ist mit der Schließer-Bohrung 28 durch eine Öffnung 47 verbunden. Wenn die Schließer-Fläche 34 des Schließers 29 an die Positionier-Fläche 33 angrenzt, ist die Öffnung 47 von dem Ansaug-Durchgang 32 unterbrochen.
Ein Kanal 48 erstreckt sich durch die Antriebswelle 16. Ein druckentlastendes Loch 49 erstreckt sich durch die Wand des Schließers 29. Die Kurbelkammer 15 und die Schließer-Bohrung 28 sind miteinander durch den Kanal 48 und das Loch 49 verbunden.
Ein Druckbeaufschlagungs-Durchgang 50 verbindet die Ausstoßkammer 40 mit der Kurbelkammer 15. Ein Fördermengen-Steuerventil 51 ist in dem Druckbeaufschlagungs-Durchgang 50 angeordnet. Das Steuerventil 51 hat eine Ventilkammer 52, eine Öffnung 53, einen Ventil-Körper 54 und eine Feder 55. Die Ventilkammer 52 stellt einen Teil des Druckbeaufschlagungs-Durchgangs 50 dar. Die Öffnung 53 ist mit der Ventilkammer 52 verbunden. Der Ventil-Körper 54 ist in der Ventilkammer 52 untergebracht und wird zur Öffnung 53 hin und weg bewegt. Die Feder 55 ist in der Ventilkammer 52 angeordnet, um den Ventil-Körper 54 von der Öffnung 53 weg zu spannen.
Eine Druckkammer 56 ist angrenzend an die Ventilkammer 52 festgelegt. Die Druckkammer 56 ist mit dem Ansaug-Durchgang 32 über einen Druck-Durchgang 57 verbunden. Ein Balg 58 ist in der Druckkammer 56 untergebracht und ist betriebsfähig mit dem Ventil-Körper 54 durch eine Stange 59 verbunden.
Ein bewegbarer Stahlkern 60 ist in dem Steuerventil 51 angeordnet, so dass sich der Balg 58 auf der gegenüberliegenden Seite des Ventil-Körpers 54 von dem Kern 60 aus befindet. Ein befestigter Stahlkern 62 steht dem beweglichen Kern 60 gegenüber. Eine Magnetspule 63 ist um den beweglichen und befestigten Kern 60, 62 angeordnet. Wenn ein vorbestimmter Betrag von elektrischem Strom durch die Spule 63 fließt, wird ein Magnetfeld, entsprechend des Stromwerts, zwischen den Kernen 60, 62 erzeugt. Das Magnetfeld bewirkt eine Anziehungskraft zwischen den Kernen 60, 62. Die Anziehungskraft wird auf den Ventil-Körper 54 durch die Stange 61 entgegen der Kraft der Feder 55 in eine Richtung übertragen, die in einer Abnahme des geöffneten Bereichs der Öffnung 53 resultiert.
Kühlgas wird in die Ansaugkammer 39 durch den Ansaug-Durchgang 32 gezogen und von der Ausstoßkammer 40 durch einen Ausstoß-Flansch 67 ausgestoßen. Der Ansaug-Durchgang 32 und der Ausstoß-Flansch 67 sind mit einem externen Kühlkreis 71 verbunden. Der Kühlkreis 71 hat einen Kondensator 72, ein Entspannungsventil 73 und einen Verdampfer 74. Ein Verdampfungs-Temperatursensor 81, ein Fahrgastzellen-Temperatursensor 82, ein Klimaanlagen-Schalter 83 und eine Temperatureinstellungs-Einrichtung 84, um die gewünschte Temperatur in der Fahrgastzelle einzustellen, sind mit einem Regler 85 verbunden.
Wenn der Klimaanlagen-Schalter 83 eingeschaltet ist, wird die Magnetspule 63 erregt, wenn die Temperatur, die von dem Temperatursensor 82 ermittelt wird, größer wird, als die Temperatur, die mit der Temperatureinstellungs-Einrichtung 84 eingestellt wurde. Die Erregung der Magnetspule 63 mit einem vorbestimmten Betrag von Strom erzeugt eine Anziehungskraft zwischen den Kernen 60, 62 entsprechend des Stromwertes.
Der Balg 58 wird entsprechend der Druckänderungen des Kühlgases, welches von dem Ansaug-Durchgang 32 durch den Druck-Durchgang 57 in die Druckkammer 56 gezogen wird, verformt. Dieser Druck wird ebenfalls als Ansaug-Druck bezeichnet. Wenn die Magnetspule 63 erregt wird, wird der Balg 58 gegenüber dem Ansaug-Druck empfindlich. Die Verformung des Balgs 58 entsprechend des Ansaug-Drucks wird auf den Ventil-Körper 54 mittels der Stange 59 übertragen. Der Öffnungsbetrag des Steuerventils 51 wird entsprechend der Erregung und der Aufhebung der Erregung der Magnetspule 63 und dem Gleichgewicht zwischen den Kräften des Balgs 58 und der Feder 55 festgelegt.
Die Last, die auf dem Kompressor aufgebracht wird, um zu kühlen, wird groß, wenn ein großer Unterschied zwischen der Temperatur der Fahrgastzelle, welche von dem Fahrgastzellen-Temperatursensor 82 ermittelt wird, und der gewünschten Temperatur in der Fahrgastzelle, welche von der Temperatureinstellungs-Einrichtung eingestellt wird, besteht. In solch einem Fall steuert der Regler 85 den Wert des Stroms, der durch die Magnetspule 63 fließt, um den Druck des Kühlgases, das in den Kompressor gezogen wird, oder den Ansaug-Druck entsprechend der Temperaturdifferenz zu ändern. Der Regler 85 erhöht den Stromwert, wenn die Temperaturdifferenz größer wird. Dementsprechend wird die Anziehungskraft, welche zwischen dem befestigten Kern 62 und dem beweglichen Kern 60 wirkt, stärker. Dies erhöht die Kraft, die auf den Ventil-Körper 54 in eine Richtung wirkt, die die Öffnung 53 schließt oder beschränkt. Folglich wird der Ventil-Körper 54 empfindlich für niedrigere Ansaugdrücke und öffnet oder schließt die Öffnung 53 bei niedrigeren Ansaug-Drücken. Entsprechend wird ein niedrigerer Ansaug-Druck benötigt, um das Steuerventil 51 zu öffnen, wenn der Wert des Stroms, der durch die Magnetspule 63 fließt, erhöht wird.
Eine Verringerung der Öffnungsgröße der Öffnung 53 verringert den Betrag des Kühlgases, das in die Kurbelkammer 15 von der Ausstoßkammer 40 über den Druckbeaufschlagungs-Durchgang 50 fließt. Das Kühlgas in der Kurbelkammer 15 wird in die Ansaugkammer 39 über den Kanal 48 und das Loch 49 geleitet. Dies verringert den Druck in der Kurbelkammer 15. Wenn die Kühlungslast, die auf dem Kompressor aufgebracht wird, groß ist, ist der Druck (Ansaug-Druck) in den Zylinderbohrungen 36 groß. Folglich wird der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in den Zylinderbohrungen 36 klein. Als Folge bewegt sich die Taumelscheibe 23 in Richtung auf die maximale Neigungsposition.
Wenn die Öffnung 53 geschlossen wird, wird das Hochdruck-Kühlgas in der Ausstoßkammer 40 nicht an die Kurbelkammer 15 geleitet. Folglich wird der Druck in der Kurbelkammer 15 ungefähr gleich wie der Druck in Ansaugkammer 39 und die Taumelscheibe 23 bewegt sich in Richtung auf die maximale Neigungsposition.
Wenn die Kühlungslast, die auf dem Kompressor aufgebracht wird, klein ist, wird der Unterschied zwischen der Fahrgastzellentemperatur und der gewünschten Temperatur klein. Der Regler 85 verringert den Wert des Stroms, der durch die Spule 63 fließt. Entsprechend wird die Anziehungskraft, die zwischen dem befestigten Kern 62 und dem beweglichen Kern 60 wirkt, schwächer. Dies verringert die Kraft, die auf den Ventil-Körper in die Schließungsrichtung wirkt. Folglich öffnet oder schließt der Ventil-Körper 54 die Öffnung 53 bei einem höheren Ansaug-Druck. Entsprechend wird ein höherer Ansaug-Druck das Steuerventil 51 öffnen, wenn der Wert des Stroms, der durch die Magnetspule 63 fließt, verringert wird.
Eine Erhöhung der Öffnungsgröße der Öffnung 53 erhöht den Betrag des Kühlgases, das in die Kurbelkammer 15 fließt. Diese erhöht den Druck in der Kurbelkammer 15. Wenn die Kühlungslast, die auf dem Kompressor aufgebracht wird, klein ist, ist der Ansaug-Druck in den Zylinderbohrungen 36 niedrig. Folglich wird der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in den Zylinderbohrungen 36 groß. Als Folge bewegt sich die Taumelscheibe 23 in Richtung auf die minimale Neigungsposition.
Da die Kühlungslast, die auf dem Kompressor aufgebracht wird, Null wird, nähert sich die Temperatur des Verdampfers 74 einer Temperatur an, bei der sich Frost bildet. Der Regler 85 hebt die Erregung der Magnetspule 63 auf, wenn eine Temperatur, die von dem Verdampfer-Temperatursensor 81 ermittelt wird, niedriger als eine Temperatur wird, bei der sich Frost beginnt zu bilden. Der Regler 85 hebt ebenfalls die Erregung der Magnetspule 63 auf, wenn der Klimaanlagen-Schalter 83 ausgeschaltet ist.
Die Aufhebung der Erregung der Magnetspule 63 maximiert die Größe der Öffnung 53 unter der Kraft der Feder 55. Folglich wird ein großer Betrag des Hochdruck-Kühlgases in der Ausstoßkammer 54 zu der Kurbelkammer 15 durch den Druckbeaufschlagungs-Durchgang 50 geleitet. Dies erhöht den Druck in der Kurbelkammer 15 und bewegt die Taumelscheibe 23 in Richtung auf die minimale Neigungsposition.
Der Betrieb des Steuerventils 51 wird entsprechend des Werts des Stroms, der durch die Magnetspule 63 fließt, geändert. Wenn der Stromwert sich erhöht, wird das Steuerventil 51 geöffnet und geschlossen bei niedrigen Ansaug-Drücken. Wenn sich der Stromwert verringert wird das Steuerventil 51 geöffnet und geschlossen bei höheren Ansaug-Drücken. Der Kompressor verändert die Neigung der Taumelscheibe 23 und variiert seine Fördermenge, um den festgelegten Ansaug-Druck beizubehalten. Mit anderen Worten ist das Steuerventil 51 tätig, um den eingestellten Ansaug-Druck, entsprechend der Änderungen des Stromwertes, zu ändern und tätig, um den Kompressor in einer minimalen Fördermengen-Lage ungeachtet des Ansaug-Drucks zu betreiben. Folglich variiert der Einsatz des Steuerventils 51 das Kühlungsvermögen des Kühlkreises.
Wenn die Taumelscheibe 23 sich an der minimalen Neigungsposition befindet, grenzt die Schließer-Fläche 34 des Schließers 29 an der Positionier-Fläche 33 an. Dies trennt den Ansaug-Durchgang 32 von der Ansaugkammer 39. Bei dieser Lage wird der Fluss des Kühlgases von dem externen Kühlkreis 71 in die Ansaugkammer 39 verhindert. Da die Neigung der Taumelscheibe 23 geringfügig größer ist als Null Grad bei der minimalen Neigungsposition, wird der Ausstoß des Kühlgases von den Zylinderbohrungen 36 in die Ausstoßkammer 39 fortgesetzt. Der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in der Ausstoßkammer 40 veranlasst das Kühlgas, welches in die Ausstoßkammer 40 von den Zylinderbohrungen 36 ausgestoßen wurde, dazu, durch den Druckbeaufschlagungs-Durchgang 48, die Kurbelkammer 15, den Kanal 48, das Loch 49, die Schließer-Bohrung 28, die Ansaugkammer 39, die Zylinderbohrungen 36 und die Ausstoßkammer 40 zu zirkulieren. Bewegende Teile werden während der Zirkulation des Kühlgases durch Schmieröl, welches in dem Gas suspendiert ist, geschmiert.
Wenn der Klimaanlagen-Schalter 83 mit der Taumelscheibe, die sich an der minimalen Neigungsposition befindet, eingeschaltet ist, erhöht ein Anstieg der Temperatur der Fahrgastzelle die Kühlungslast, die auf den Kompressor aufgebracht wird. Wenn die Temperatur, die von dem Temperatursensor 82 ermittelt wurde, die Temperatur, die von der Temperatureinstellungs-Einrichtung 84 eingestellt wurde, überschreitet regt der Regler 85 die Magnetspule 63 an und schließt den Druckbeaufschlagungs-Durchgang 50. Entsprechend wird der Druck in der Kurbelkammer 15 durch den Kanal 48 und das Loch 49 abgebaut. Dies verringert den Druck in der Kurbelkammer 15 und veranlasst die zweite Feder 30, sich von dem zusammengedrückten Zustand, der in 2 gezeigt wird, auszudehnen. Als Folge wird der Schließer 29 bewegt und die Schließer-Fläche 33 wird von der Positionier-Fläche 33 getrennt. Dies erlaubt dem Kühlgas in dem Ansaug-Durchgang 32, in die Ansaugkammer 39 einzutreten.
Wenn der Motor 20 anhält zu laufen, stoppt der Kompressor den Betrieb. Mit anderen Worten wird die Rotation der Taumelscheibe 23 angehalten und der Fluss des Stroms durch die Magnetspule 63 des Steuerventils 51 wird angehalten. Dies hebt die Erregung der Magnetspule 63 auf, öffnet den Druckbeaufschlagungs-Durchgang 50 und bewegt die Taumelscheibe 23 zu der minimalen Neigungsposition. Wenn der Kompressor dabei verbleibt anzuhalten, wird der Druck in dem Kompressor einheitlich. Jedoch wird die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition durch die Kraft der ersten Feder 27 gehalten. Entsprechend beginnt die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition zu rotieren, wenn der Kompressor während des Startens des Motors 20 den Betrieb beginnt. Bei dieser Position ist das Lastmoment minimal. Folglich kommt es im Wesentlichen zu keiner Erschütterung, wenn der Kompressor den Betrieb beginnt.
Wie in 3(b) gezeigt, ist ein geringfügiger Spielraum in dem Gelenkmechanismus 24 zwischen jeder Führungsbohrung 25a und den zugehörigen kugelförmigen Abschnitten 26a. Wenn die Taumelscheibe 23 sich an der minimalen Neigungsposition befindet erlaubt der Spielraum der Taumelscheibe leicht um die Linie T, welche sich entlang der Taumelscheibe 23 erstreckt, wo das Drucklager 35 an den Vorwölbungen 23b angrenzt, einzuschwenken. Dies neigt die Taumelscheibe 23 geringfügig.
Während des Betriebs des Kompressors erzeugen die Kolben 37, die sich in der nähe des oberen Totpunkts befinden, eine Kompressionsreaktion, die auf die Taumelscheibe 23 wirkt. Die Kompressionsreaktion verursacht ein Neigungsmoment M1, das um die Linie T in eine Richtung wirkt, die die Neigung der Taumelscheibe 23 verringert. Entsprechend wird die Neigung der Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition festgelegt, wenn die kugelförmigen Abschnitte 26a des Gelenkmechanismus 24 gegen die rotorseitige Wand der zugehörigen Führungsbohrung 25a gedrückt werden.
Der Ort der Berührung zwischen der ersten Feder 27 und der Taumelscheibe 23 ist so eingestellt, dass die Neigung der Taumelscheibe 23, wenn diese an der minimalen Neigungsposition ist, die gleiche bleibt ungeachtet dessen ob der Kompressor in Betrieb ist oder nicht.
Wie in den 3(a), 3(b), 3(c) und 4 gezeigt hat die zentrale Vorderfläche der Taumelscheibe 23, welche der ersten Feder 27 gegenübersteht, zwei Ebenen 64, 65. Die erste Ebene 64 erstreckt sich in Richtung auf das Zentrum der Taumelscheibe 23 von dem OT-Abschnitt 23c aus. Die zweite Ebene 65 erstreckt sich in Richtung auf das Zentrum der Taumelscheibe 23 von dem UT-Abschnitt 23d aus. Die erste und zweite Ebene 64, 65 sind so geneigt, dass diese näher an dem Rotor 22 an dem Zentrum der Taumelscheibe 23 sind. Eine Gratlinie K11 ist an der Verschneidung zwischen der ersten und zweiten Ebene 64, 65 festgelegt.
Die Taumelscheibe 23 von 1 unterscheidet sich von der Taumelscheibe 109 nach dem Stand der Technik dadurch, dass ein halbzylindrischer Federsitz 68 (siehe 3(c)), welcher die erste Feder 27 aufnimmt, in der ersten Ebene 64 über der Zentralbohrung 23a festgelegt ist. Der Federsitz 68 hat ein Sitzfläche 68a. Die Enden des Federsitzes 68 treffen mit der zweiten Ebene 65 zusammen. Die Sitzfläche 68a erstreckt sich tiefer in die Taumelscheibe 23 als die erste Ebene 64. Eine Gratlinie K12, die als die Verschneidung zwischen der Sitzfläche 68a und der zweiten Ebene 65 festgelegt ist, erstreckt sich näher zum UT-Abschnitt 23d als eine hypothetische Ebene H, welche eine Linie T als eine Komponente hat und die parallel zur Antriebswelle 16 ist. Die erste Feder 27 grenzt an der Taumelscheibe 23 bei der Gratlinie K12 an, wenn die Taumelscheibe 23 zur minimalen Neigungsposition bewegt wird.
Entsprechend drückt die erste Feder 27 die UT-Abschnitt-Seite der Taumelscheibe 23 in eine Richtung, die die Neigung der Taumelscheibe 23 verringert, wenn sich die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition befindet. Dies erzeugt ein Neigungsmoment M2, das in die selbe Richtung, wie das Neigungsmoment M1, orientiert ist. Folglich wird der Winkel der Taumelscheibe 23, die an der minimalen Neigungsposition angeordnet ist, auf die gleiche Weise festgelegt, wie wenn der Kompressor in Betrieb ist. Das heißt, dass die Neigung der Taumelscheibe 23 immer durch die Angrenzung jedes kugelförmigen Abschnitt 26a in dem Gelenkmechanismus 24 an die rotorseitige Wand der zugehörigen Führungsbohrung 25a festgelegt wird.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Neigung der Taumelscheibe 23 die gleiche, ungeachtet dessen ob der Kompressor betrieben wird oder nicht. Entsprechend ist das Einstellen der minimalen Neigung während der Installation der Taumelscheibe 23 erleichtert. Dies vereinfacht die Montage des Kompressors. Als Folge werden Kosten reduziert und die Kompressoren haben genauere Fördermengen.
Die Position, bei welcher die erste Feder 27 an der Taumelscheibe 23 angrenzt, hält die Taumelscheibe am gleichen Winkel, wenn sich diese an der minimalen Neigungsposition befindet, ungeachtet dessen ob der Kompressor betrieben wird oder nicht. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Federsitz 68 an der Stand der Technik Taumelscheibe 109 bereitgestellt. Folglich kann die Taumelscheibe durch bloßes hinzufügen des Schrittes der maschinellen Herstellung des Federsitzes 68 hergestellt werden. Dies trägt zu weiteren Reduzierungen der Herstellungskosten bei. Überdies reduziert die maschinelle Herstellung der Taumelscheibe 23, um den Federsitz 68 zu gestalten, das Gewicht der Taumelscheibe 23. Dies trägt zu einem leichteren Kompressor bei.
Der Schließer 29 hält den Fluss des Kühlgases von dem externen Kühlkreis 71 an und verhindert die Zirkulation des Kühlgases in dem externen Kühlkreis 71. Dies ermöglicht es dem Kompressor, betrieben zu werden, selbst wenn keine Kühlung benötigt wird. Es sind keine Kupplungsmechanismen vorhanden, solche wie kostspielige, schwere, elektromagnetische Kupplungen, die zwischen der Antriebswelle 16 und dem Motor 20 angeordnet sind. Folglich werden keine Erschütterungen, die bei Betätigung oder Auskupplung (?deactuating?) der elektromagnetischen Kupplung erzeugt werden, welche unkomfortable für den Fahrer sind, erzeugt.
Der Schließer 29 verhindert die Zirkulation des Kühlgases durch den externen Kühlkreis 71, wenn sich die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition befindet. Zu dieser Lager ist die Fördermenge des Kompressors minimal und der Kompressor kann mit einen kleinen Moment angetrieben werden. Folglich wird der Energieverlust während des Verhinderns der Zirkulation des Kühlgases verringert.
In einem Kompressor der kupplungslosen Art ist es wichtig, dass während des minimalen Fördermengenbetriebs die Zirkulation des Kühlgases optimiert wird (um die interne Zirkulation von soviel Schmieröl wie nur möglich herbeizuführen) als auch den Energieverlust zu reduzieren. Folglich ist die Einstellung der minimalen Neigung der Taumelscheibe 23 wichtig. Entsprechend legt die Struktur des bevorzugten Ausführungsbeispiels den Winkel der Taumelscheibe 23 fest, wenn diese sich an der minimalen Neigungsposition befindet, und ist folglich vorteilhaft.
Ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Teile, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, werden mit Bezug auf die 5(a), 5(b), 5(c) und 6 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wurde der Federsitz 68 von der Taumelscheibe 23 entfernt. Die erste und zweite Ebene 64, 65 sind so festgelegt, dass die Gratlinie K der Ebene 64, 65 sich näher an dem unteren Totpunkt-Abschnitt 23d befindet, als die hypothetische Ebene H. Entsprechend drückt die erste Feder 27 den UT-Abschnitt 23d der Taumelscheibe 23, wenn sich die Taumelscheibe an der minimalen Neigungsposition befindet, und veranlasst ein Neigungsmoment M2 in eine Richtung, die die Neigung der Taumelscheibe 23 verringert, zu wirken, das heißt, in die selbe Richtung wie das Neigungsmoment M1, welches durch eine Kompressorreaktion erzeugt wird. Als Folge ist der Winkel der Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition mit jedem kugelförmigen Abschnitt 26a in dem Gelenkmechanismus 24, welche an der rotorseitigen Wand der zugehörigen Führungsbohrung 25a angrenzen, festgelegt, ungeachtet dessen ob der Kompressor in Betrieb ist oder nicht. Folglich ist der Winkel der Taumelscheibe 23, wenn sich diese an der minimalen Neigungsposition befindet, der Gleiche, ob der Kompressor in Betrieb ist oder nicht.
In den obigen Ausführungsbeispielen wird die Neigung der Taumelscheibe 23 durch Steuerung des Drucks in der Kurbelkammer 15 verändert. Der Druck wird durch Regulieren des Betrags des Kühlgases, das in die Kurbelkammer 15 von der Ausstoßkammer 40 gezogen wird, gesteuert. Diese Struktur kann in eine Struktur abgeändert werden, bei der die Kurbelkammer 15 mit der Ausstoßkammer 40 konstant in Verbindung stehen. In diesem Fall kann das Fördermengen-Steuerventil entlang des Ablass-Durchgangs (47, 48, oder 49) angeordnet sein, um die Menge des Kühlgases, das von der Kurbelkammer 15 in die Ansaugkammer 39 abgelassen wird, zu regulieren und um den Druck in der Kurbelkammer 15 zu regulieren. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch einen Kompressor mit variabler Fördermenge, der Kupplungen einsetzt, darstellen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die 7 bis 9 beschrieben werden.
Wie bei den obigen Ausführungsbeispielen befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel die Gratlinie K zwischen den ersten und zweiten Ebenen 64, 65 näher an dem UT-Abschnitt 23d, wenn sich die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition befindet, als die Linie T, oder die hypothetische Ebene H, die sich parallel zur Antriebswelle erstreckt und die Linie T enthält. Die Taumelscheibe 23 kommt mit dem Drucklager 35 in Berührung und schwenkt um die Linie T ein, wenn sie sich an der minimalen Neigungsposition befindet. Die erste Feder 27 hat eine letzte Windung 27a, die an der Taumelscheibe 23 an der Gratlinie K angrenzt, wenn die Taumelscheibe 23 sich an der minimalen Neigungsposition befindet. Entsprechend drückt die erste Feder 27 den UT-Abschnitt 23d der Taumelscheibe 23 und erzeugt ein Neigungsmoment M1, welches in eine Richtung wirkt, die die Neigung der Taumelscheibe 23 verringert, das heißt, die selbe Richtung wie das Neigungsmoment M2, wenn sich die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition befindet. Als Folge ist die Neigung der Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition mit jedem kugelförmigen Abschnitt 26a in dem Gelenkmechanismus 24, welche an der rotorseitigen Wand der zugehörigen Führungsbohrung 25a angrenzen, festgelegt, ungeachtet dessen ob der Kompressor im Betrieb ist oder nicht.
Die letzte Windung 27a der ersten Feder 27 hat ein Feder-Ende 27b und einen freien Abschnitt 27c. Der freie Abschnitt 27c erstreckt sich zwischen dem Berührungspunkt mit der Gratlinie K und dem Feder-Ende 27b. Wie in den Stand der Technik Kompressoren kann sich der freie Abschnitt 27c über einen weiten Bereich über den OT-Abschnitt 23c und weg von der Gratlinie K erstrecken, abhängig von der relativen Position zwischen der Gratlinie K und dem Feder-Ende 27b, falls die erste Feder lose eingepasst ist und sich um die Antriebswelle dreht. Dies resultiert darin, dass die erste Feder 27 die Seite des OT-Abschnitts der Taumelscheibe 23 drückt. In diesem Fall wirkt, zusätzlich zu dem Neigungsmoment M1 ein weiteres Moment M3, welches in die Richtung, welche die Neigung erhöht, orientiert ist, auf die Taumelscheibe 23. Das Neigungsmoment M3 hebt jeden kugelförmigen Abschnitt 26a in dem Gelenkmechanismus 24, weg von der Wand der zugehörigen Führungsbohrung 25a, an. Dies veranlasst die Neigung der Taumelscheibe 23 dazu, geringfügig abzuweichen, wenn der Kompressor in Betrieb ist und wenn er nicht in Betrieb ist.
In den 9(a) und 9(d) ist die erste Feder 27 mit ihrer letzten Windung 27a gezeigt, die an der Gratlinie K in der Umgebung des Feder-Endes 27b angrenzt. Die Länge zwischen dem Berührungspunkt und dem Feder-Ende 27b, oder das freie Ende 27c, ist folglich kurz. Da das freie Ende 27c, das sich in Richtung auf die Taumelscheibe 23 von der Gratlinie K erstreckt, kurz ist, ereignen sich die Probleme der Stand der Technik nicht.
Wenn die erste Feder 27 relativ zu der Antriebswelle 16 gedreht wird, so dass die Position des Feder-Endes 27b in Bezug auf die Gratlinie K von den Positionen, die in den 9(a) und 9(b) gezeigt sind, zu der Position, die in 9(c) gezeigt ist, verschoben wird, wird der freie Abschnitt 27c allmählich länger. Jedoch erstreckt sich der freie Abschnitt 27c bei diesen Positionen über die Seite des UT-Abschnitts der Gratlinie K, egal wie lang der freie Abschnitt wird. Entsprechend wird das Neigungsmoment M3, das auf die Taumelscheibe 23 wirkt, nicht erzeugt.
Wenn die erste Feder 27 sich weiter dreht, so dass die Position des Feder-Endes 27b in Bezug auf die Gratlinie K von den Positionen, die in den 9(d) und 9(e) gezeigt sind, zu der Position, die in der 9(f) gezeigt ist, verschoben wird, tritt das Feder-Ende 27b in die Seite des OT-Abschnitts der Gratlinie K ein. Zusätzlich wird der freie Abschnitt 27c, welcher sich über Seite des OT-Abschnitts erstreckt, allmählich länger, wenn die erste Feder 27 gedreht wird. Der freie Abschnitt 27c drückt die Seite des OT-Abschnitts der Taumelscheibe 23, besonders wenn die erste Feder 27 an den Positionen angeordnet ist, wie in den 9(e) und 9(f) gezeigt. Dies erzeugt das Neigungsmoment M3, das auf die Taumelscheibe 23, die dem Neigungsmoment M3 entgegenwirkt, wirkt.
Entsprechend muss zumindest eine der folgenden Voraussetzungen erfüllt sein, um zu vermeiden, dass das Neigungsmoment M3 auf die Taumelscheibe 23 wirkt, wenn sich die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition befindet.

(1) Das Feder-Ende 27b befindet sich nicht an der Seite des OT-Abschnitts von der Gratlinie K (noch spezifischer die Seite des OT-Abschnitts von der hypothetischen Ebene H parallel zur Achse L und die Linie K einschließend), sondern befindet sich auf der Seite des UT-Abschnitts.
(2) In der letzten Windung 27a ist das freie Ende 27c, welches zwischen dem Berührungspunkt mit der Gratlinie K und dem Feder-Ende 27b festgelegt ist, nicht lang.

Wie in der 8 gezeigt, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Abschnitt der Feder 27 an der Antriebswelle so befestigt, dass der Ort des Feder-Endes 27b in Bezug auf die Gratlinie K beide der obigen Vorraussetzungen befriedigt, wenn sich die Taumelscheibe an der minimalen Neigungsposition befindet. Als Folge wird die Position des Feder-Endes 27b mit Bezug auf die Gratlinie K an einem optimalen Ort gehalten.
Wie in der 7(d) gezeigt ist ein Federsitz 68d zwischen dem Rotor 22 und der Taumelscheibe 23 auf der Antriebswelle 16 festgelegt, um die erste Feder 27 zu halten. Der Durchmesser der Antriebswelle 16 ist am Federsitz 68d vergrößert, so dass die erste Feder 27 auf der Antriebswelle 16 festgehalten wird. Der Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Antriebswelle 16 kann durch geringfügiges erweitern des Abschnitts der Antriebswelle 16, an dem der Rotor befestigt ist, gestaltet werden. Die erste Feder 27 hat eine erste Windung 27, die einen angemessenen Druck auf den Federsitz 68d aufbringt, wenn diese darin eingepasst ist. Dies schränkt die relative Rotation zwischen der ersten Feder 27 und der Antriebswelle 16 ein.
Entsprechend wird jeder kugelförmige Abschnitt 26a in dem Gelenkmechanismus effektiv gegen die Rotorseite der zugehörigen Führungsbohrung 25a gedrückt, wenn sich die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition befindet. Deshalb bleibt die Neigung der Taumelscheibe die gleiche, ungeachtet dessen ob der Kompressor in Betrieb ist oder nicht.
In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die Gratlinie K der ersten und zweiten Ebenen 64, 65 an der Seite des unteren Totpunkts der hypothetischen Ebene H, wenn die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass der Winkel der Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition der gleiche ist, ungeachtet dessen ob der Kompressor in Betrieb ist oder nicht. Da die Einstellung der minimalen Neigung vereinfacht ist, ist die Installation der Taumelscheibe 23 erleichtert. Dies führt zu Reduzierungen der Kosten, die für die Herstellung des Kompressors benötigt werden. Ferner werden Kompressoren, die eine präzis einstellbare Fördermenge haben, gefertigt.
Die erste Feder 27 ist mit der Antriebswelle 16 befestigt, um eine relative Rotation zwischen der ersten Feder 27 und der Antriebswelle 16 zu verhindern. Entsprechend wird die Position des Feder-Endes 27b in Bezug auf die Gratlinie positiv an einem optimalen Ort beibehalten, wenn die Taumelscheibe 23 an der minimalen Neigungsposition angeordnet ist. Dies trägt auch zu der Produktion von Kompressoren bei, die reduzierte Kosten ausmachen und präzise Fördermengen haben.
Die erste Feder 27 ist auf den Federsitz 68d gepresst und an der Antriebswelle 16 befestigt. Entsprechend wird die Installation der ersten Feder 27 erleichtert, da keine Spezialwerkzeuge notwendig sind.
Dieses Ausführungsbeispiel darf abgeändert werden wie unten beschrieben.
Eine Nabe, die als Federsitz dient, kann aus der zentralen Hinterfläche des Rotors 22 über die Antriebswelle 16 herausragen. Die Feder 27 kann auf die periphere Fläche der Nabe gedrückt und damit befestigt werden.
Eine ringförmige Nut, die als ein Ventilsitz dient, kann gestaltet werden, die sich entlang der Antriebswelle 15 in der Nähe der zentralen Hinterfläche des Rotors 22 erstreckt. Die Rotorseite der ersten Feder 27 kann in die Nut gedrückt und damit befestigt werden.
In dem Ausführungsbeispiel, das in 4 gezeigt ist, können die Gratlinie K12 und die Linie T in Richtung auf den UT-Abschnitt 64, mit ihren relativen Positionen aufrechterhalten, verschoben werden. Diese Struktur erzeugt auch ein Moment, das in eine Richtung wirkt, die die Neigung der Taumelscheibe verringert.
Es sollte offensichtlich für diejenigen sein, die über Fachwissen in dem Stand der Technik verfügen, dass die vorliegende Erfindung viele andere spezifische Formen verkörpern kann, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollen die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung betrachtet werden, wobei die Erfindung nicht auf Details, die hierin dargeboten sind, beschränkt werden kann, sondern innerhalb des Gebiets und Gleichwertigkeit der beigefügten Ansprüche modifiziert werden kann.

Claims

Ein Kompressor mit variabler Fördermenge, der ein Gehäuse (11, 13), worin eine Zylinderbohrung (36) enthalten ist, einen Kolben (37), welcher sich in der Zylinderbohrung befindet, eine Antriebswelle (16), welche drehbar vom Gehäuse gestützt wird, ein Drehlager (22), welches an der Antriebswelle befestigt ist, eine Nockenscheibe (23), welche mit dem Kolben verbunden ist, beinhaltet, wobei die Nockenscheibe (23) neigbar mit der Antriebswelle (16) befestigt und in Richtung der Antriebswelle (16) verschiebbar ist, wobei sich die Nockenscheibe (23) zwischen einer maximalen Neigungsposition und einer minimalen Neigungsposition neigt, wenn die Fördermenge des Kompressors geändert wird; wobei der Kompressor beinhaltet einen Gelenkmechanismus (24), der sich zwischen dem Drehlager und der Nockenscheibe befindet, wobei der Gelenkmechanismus ein erstes Gelenkteil (26), welches mit der Nockenscheibe (23) befestigt ist, und ein zweites Gelenkteil (25), welches mit dem Drehlager (22) verbunden ist, enthält, so dass das erste und zweite Gelenkteil miteinander in Eingriff stehen, um den Gelenkmechanismus (24) auszubilden, und ein Vorspannmittel (27), welches sich zwischen dem Drehlager (22) und der Nockenscheibe (23) befindet, um die Nockenscheibe (23) in Richtung zu der minimalen Neigungswinkelposition zu drängen; dadurch kennzeichnet, dass ein vorbestimmter Abstand zwischen dem ersten Gelenkteil (26) und dem zweiten Gelenkteil (25) existiert, welcher ein geringfügiges Maß an Spiel in der Bewegung der Nockenscheibe (23) in seine Neigungsrichtung zulässt, wobei das Spiel so angesetzt ist, dass der Gelenkmechanismus (24) eindeutig den Neigungswinkel der Nockenscheibe (23) festlegt, wenn die Nockenscheibe (23) sich in ihrer minimalen Neigungsposition befindet, solange der Kompressor aufgrund eines ersten Moments (M1), welches auf die Nockenscheibe (23) durch eine Kompressions-Reaktionskraft des Kolbens (37) übertragen wird, läuft, wobei die Nockenscheibe (23) sich ganzheitlich mit der Antriebswelle (16), dem Drehlager (22) und dem Gelenkmechanismus (24) dreht; wobei der Kompressor Mittel (27, 64, 65) aufweist, um ein zweites Moment (M2) auf die Nockenscheibe (23) zu übertragen, welches in die gleiche Richtung wie das erste Moment (M1) wirkt, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist.
Der Kompressor gemäß Anspruch 1 hat weiterhin ein Positions-beschränkendes Bauteil (29), welches auf die Nockenscheibe (23) so eingreift, dass diese auf die minimale Neigungswinkelposition beschränkt ist.
Der Kompressor gemäß Anspruch 2, wobei die Nockenscheibe einen Überstand (23b) besitzt, der mit dem Positions-beschränkenden Bauteil (29) eingreift, wobei der Überstand (23b) eine bogenförmige Oberfläche besitzt.
Der Kompressor gemäß Anspruch 3, wobei der Überstand (23b) mit dem Positions-beschränkenden Bauteil (29) zu einer im Wesentlichen zu der Achse (2) der Antriebswelle (16) ausgerichteten Lage eingreift.
Der Kompressor gemäß Anspruch 4, wobei die Nockenscheibe (23) beinhaltet: einen ersten Abschnitt, um den Kolben (37) an einem oberen Totpunkt in der Zylinderbohrung (36) zu plazieren; und einen zweiten Abschnitt, um den Kolben (37) am unteren Totpunkt der Zylinderbohrung (36) zu plazieren; wobei das Vorspannmittel (27) einer Schraubenfeder entspricht, die um die Antriebswelle (16) gewickelt ist, wobei die Feder mit der Nockenscheibe (23) bei einer Position in Eingriff steht, die gegen den zweiten Abschnitt von einer Position, bei der der Überstand (23b) mit dem das positionsbeschränkende Bauteil (29) in Eingriff steht, versetzt ist, um das zweite Moment zu generieren.
Der Kompressor gemäß Anspruch 5, wobei die Nockenscheibe (23) einen Sitz (68) hat, um einen Teil der Schraubenfeder (27) aufzunehmen und zu positionieren.
Der Kompressor gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Nockenscheibe aufweist: ein peripherer Abschnitt, wobei der periphere Abschnitt einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt enthält; einen zentralen Abschnitt, wobei der zentrale Abschnitt die Antriebswelle (16) aufnimmt, und der zentrale Abschnitt eine erste Fläche (64) aufweist, die sich in Richtung des Zentrums der Nockenscheibe (23) von dem ersten Abschnitt aus erstreckt und eine zweite Fläche (65), die sich von dem zweiten Abschnitt aus in Richtung des Zentrums der Nockenscheibe (23) erstreckt, wobei die erste Fläche (64) und die zweite Fläche (65) sich gegen das Drehlager neigen, um an der ersten Gratlinie (K11) aufeinander zutreffen.
Der Kompressor gemäß Anspruch 7, wobei die erste Gratlinie (K11) in Richtung des ersten Abschnitts von einer imaginären Ebene, welche die Achse der Antriebswelle (16) enthält, aus versetzt ist.
Der Kompressor gemäß Anspruch 8, wobei sich der Sitz (68) zwischen erster Fläche (64) und zweiter Fläche (65) erstreckt und eine zweite Gratlinie (K12) in Verbindung mit der zweiten Fläche (64) bildet, wobei die zweite Gratlinie (K12) in Richtung des zweiten Abschnitts von der imaginären Ebene aus, versetzt ist und die Schraubenfeder (27) mit der zweiten Gratlinie (K12) in Eingriff steht.
Ein Kompressor mit variabler Fördermenge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Vorspannmittel (27) eine Feder darstellt, welche um die Antriebsachse (16) zwischen der Drehstütze (22) und der Nockenscheibe (23) gewickelt ist, und wobei ein drehbeschränkendes Mittel (68b) angeordnet ist, um die Drehbewegung von der Feder relativ zur Antriebswelle (16) zu beschränken.
Der Kompressor gemäß Anspruch 10, wobei das drehbeschränkende Mittel (68b) einen Federsitz (68), der um die Antriebswelle (16) ausgebildet ist, beinhaltet, wobei die Feder kraftschlüssig in den Federsitz (68) eingepasst ist.
Der Kompressor gemäß der Ansprüche 7 und 10, wobei die Feder eine freies Ende hat, welches sich an einer Position befindet, die versetzt von der ersten Gratlinie aus in Richtung des zweiten Abschnitts ist.
Ein Kompressor mit variabler Fördermenge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Vorspannmittel (27) eine Feder darstellt, welche sich zwischen dem Drehlager (22) und der Nockenscheibe (23) befindet, um die Nockenscheibe (23) gegen die minimale Neigungswinkelposition zu drängen, wobei die Feder so konstruiert und angeordnet ist, um eine Federkraft auf die Nockenscheibe (23) aufzubringen, wobei die Federkraft das Aufbringen des zweiten Moments (M2) auf die Nockenscheibe (23) verursacht, wobei das zweite Moment in eine Richtung wirkt, um das erste Gelenkteil (26) gegen das Drehlager (22) zu drängen, so dass es kein Spiel im Gelenkmechanismus (24) gibt, wenn der Kompressor sich in Ruhestellung befindet.
Der Kompressor gemäß der Ansprüche 3 und 13, wobei der Ort des Eingriffs zwischen dem Überstand (23b) und dem beschränkenden Bauteil (29) versetzt von dem Ort der Federkraft ist, welche das zweite Moment (M2) bewirkt.