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Dokumentenidentifikation DE19533340C2 19.03.1998
Titel Konstruktion einer Druckpassage zwischen den Kammern eines Kompressors vom hin- und hergehenden Typ
Anmelder Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho, Kariya, Aichi, JP
Erfinder Takenaka, Kenji, Kariya, Aichi, JP;
Tokunaga, Eiji, Kariya, Aichi, JP;
Sugiura, Manabu, Kariya, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 08.09.1995
DE-Aktenzeichen 19533340
Offenlegungstag 14.03.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.03.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.03.1998
IPC-Hauptklasse F04B 39/12
IPC-Nebenklasse F04B 27/16   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Konstruktion eines Druckdurchlasses zwischen den Kammern eines Kompressors dieser Bauart, der eine Antriebsplatte aufweist, um Kühlgas zu komprimieren.

Bei einem Kompressor, der eine Antriebsplatte aufweist, zum Beispiel eine verschwenkbare Taumelscheibe, ist die Antriebsplatte an einer Antriebswelle innerhalb einer Kurbelkammer montiert. Die Drehung der Antriebswelle wird über die Antriebsplatte in eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben in den zugeordneten Zylinderbohrungen umgewandelt. Das Kühlgas, das von einer Ansaugkammer den Zylinderbohrungen zugeführt wurde, wird durch die hin- und hergehende Bewegung der Kolben komprimiert und dann über eine Ausstoßkammer vom Kompressor ausgegeben. Da die Kurbelkammer als dicht abgedichteter Raum ausgebildet ist, ist es notwendig, den Druck in dieser Kammer auf einem geeigneten Niveau zu halten.

Jedoch treten Leckagen oder ein Fehlblasen des komprimierten Gases zwischen der äußeren zylindrischen Fläche der Kolben und der inneren zylindrischen Fläche der Kolben und der inneren zylindrischen Fläche der jeweiligen Zylinderbohrungen auf. Das beim Fehlblasen ausgetretene Gas tritt in die Kurbelkammer ein und erhöht den Druck in dieser. Weiterhin wird bei einem Kompressor mit variabler Verdrängung, bei dem der Neigungswinkel der Antriebsplatte automatisch eingestellt wird, das Ausstoßvolumen des Kompressors durch ein automatisches Einstellen des Druckes innerhalb der Kurbelkammer entsprechend der Kühlbelastung verändert. Daher wurden Kompressoren vorgeschlagen, die eine Konstruktion aufweisen, bei der der Druck innerhalb der Kurbelkammer in weitere Kammern entlastet wird. Bei diesen Kompressoren ist die Kurbelkammer mit der Ausstoßkammer oder der Ansaugkammer zum Entlasten des Druckes verbunden.

In der JP 3-55675 B1 ist ein solcher Kompressor offenbart. Bei diesem Kompressor ist ein gasleitender Durchlaß zwischen der Ansaugkammer und der Kurbelkammer ausgebildet. Ein Kühlgas, das bei einem Fehlblasen von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen in die Kurbelkammer gedrückt wurde, wird über diesen Durchlaß in die Ansaugkammer zurückgeführt. Dadurch wird ein übermäßiger Druckanstieg in der Kurbelkammer, verursacht durch ein Fehlblasen, verhindert.

Zusätzlich ist eine Lufteinlaßpassage mit einem Entlastungsventil versehen und zwischen der Ausstoßkammer und der Kurbelkammer vorgesehen. Das Ventil weist einen Ventilsteuermechanismus auf, der von dem Druck der Kurbelkammer mittels dem druckleitenden Durchlaß betätigt wird. Das Öffnen und Schließen des Ventils wird durch den Mechanismus entsprechend dem Druck innerhalb der Kurbelkammer gesteuert. Das Öffnen und Schließen des Ventils steuert somit den Druck innerhalb der Kurbelkammer. Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe geändert und somit das Ausstoßvolumen an komprimiertem Gas gesteuert.

Jedoch ist für den oben erwähnten Kompressor der gasleitende Durchlaß und der Druckdurchlaß zwischen benachbarten Zylinderbohrungen ausgebildet und diese erstrecken sich über die volle Länge des Zylinderblocks in axialer Richtung. Normalerweise weisen diese Durchlässe einen Durchmesser von 2 bis 3 Millimeter und eine Länge von 40 bis 50 Millimeter auf. Um diese Durchlässe, die eine große Länge und einen geringen Durchmesser aufweisen, auszubilden, wird ein Bohrer großer Länge und eines geringen Durchmessers benötigt. Daher geschieht es, daß der Bohrer während der Ausformung dieses Durchlasses bricht. Dies führt dazu, daß das Herstellen dieser Durchlässe sehr schwierig ist und zahlreiche Probleme aufwirft. Zusätzlich werden Einrichtungen, die ein Brechen des Bohrers erfassen, wie beispielsweise Sensoren, benötigt. Dadurch werden die Kosten für die Ausrüstung erhöht.

Weitere ähnliche Kompressoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sind aus der DE 43 42 318 C2, DE 40 34 686 C2, DE 43 44 818 A1, DE 42 34 989 A1 und DE 42 13 249 A1 bekannt. Die Kurbelkammer ist jeweils mit entweder der Ansaugkammer oder der Ausstoßkammer über einen Druckdurchlaß verbunden, um den Druckaustausch zwischen den Kammern zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß ein die Kammern verbindender Druckdurchlaß in kurzer Zeit durch ein einfaches Herstellungsverfahren ausgebildet werden kann, wobei der Druckdurchlaß einen Druckaustausch zwischen den Kammern die Funktionen des Kompressors günstig beeinflußt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Erfindungsgemäß wird eines der bolzenaufnehmenden Löcher auch als zumindest ein Teil des Druckdurchlasses genutzt.

Die Erfindung wird zusammen mit ihren Vorteilen anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt, der einen Kompressor mit variabler Verdrängung vom hin- und hergehenden Typ gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Ansicht, gesehen in der Richtung der Ebene, die in Fig. 1 durch die Linie 2-2 angegeben ist, wobei einige Teile weggelassen wurden,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt, der einen Gaseinlaßdurchlaß zwischen der Ausstoßkammer und der Kurbelkammer zeigt und ein Entlastungsventil, das das Öffnen und Schließen des Einlaßdurchlasses steuert,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt, der einen Ventilsteuermechanismus, der das Öffnen und Schließen eines Entlastungsventils steuert, und einen Druckdurchlaß zeigt, über den Gas in die Kurbelkammer strömt,

Fig. 5 einen Querschnitt, der einen Kompressor mit variabler Verdrängung vom hin- und hergehenden Typ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 6 einen vergrößerten Teilquerschnitt eines Kompressors gemäß Fig. 5, der einen Gaseinlaßdurchlaß zwischen Ausstoßkammer und Kurbelkammer und ein Entlastungsventil zeigt, das das Öffnen und Schließen des Einlaßdurchlasses steuert,

Fig. 7 einen vergrößerten Teilquerschnitt, der einen gasleitenden Durchlaß zwischen der Ansaugkammer und der Kurbelkammer zeigt,

Fig. 8 einen vergrößerten Teilquerschnitt eines Kompressors mit variabler Verdrängung vom hin- und hergehenden Typ gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der einen gasleitenden Durchlaß zwischen der Ansaugkammer und der Kurbelkammer und ein Entlastungsventil zeigt, das das Öffnen und Schließen des gasleitenden Durchlasses steuert, und

Fig. 9 einen vergrößerten Teilquerschnitt, der den Kompressor gemäß Fig. 8 zeigt, der einen Gaseinlaßdurchtritt zwischen der Ausstoßkammer und der Kurbelkammer zeigt.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kompressors mit variabler Verdrängung vom hin- und hergehenden Typ gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Wie dargestellt in Fig. 1 und 2, ist ein vorderes Gehäuse 2 mit der Frontfläche eines Zylinderblocks 1 verbunden. Ein hinteres Gehäuse 4 ist mit der hinteren Endfläche des Zylinderblocks 1 über eine Ventilplatte 3 verbunden. Beide Gehäuse 2, 4 und der Zylinderblock 1 sind mittels einer Vielzahl von Durchgangsbolzen 5 sicher miteinander verbunden.

Eine Antriebswelle 6 wird drehbar im Zentrum des Zylinderblocks 1 und des Gehäuses 2 mittels eines Paar Lager 7 und einer Wellendichteinrichtung 8 gelagert. Die Welle 6 ist mit einer Antriebsquelle (nicht dargestellt), wie einen Motor, verbunden und wird von diesem angetrieben. Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 9 sind innerhalb des Zylinderblocks 1 von einem Ende zum anderen hin ausgebildet. Die Bohrungen 9 sind um die Achse der Welle 6 in gleichen Abständen herum angeordnet. Ein Kolben 10 wird hin- und hergehend in jeder Bohrung aufgenommen. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 10 innerhalb der Bohrung 9definiert eine Kompressionskammer, die ein variables Volumen aufweist.

Eine ringförmige Ansaugkammer 11 ist in dem hinteren Gehäuse 4 ausgebildet und mit einem äußeren Kühlkreislauf (nicht dargestellt) über eine Ansaugöffnung 12 verbunden. Eine Ausstoßkammer 13 ist in dem Mittelabschnitt des Gehäuses 4 gebildet und ist über eine Ausstoßöffnung 14 mit dem Kühlkreislauf verbunden. Ein Ansaugventilmechanismus 15, vorgesehen in der Ventilplatte 3, regelt das Einströmen von Kühlgas von der Ansaugkammer 11 in jede Kompressionskammer. Ein Ausstoßventilmechanismus 16, vorgesehen in der Ventilplatte 3, steuert den Ausstoß von in den Kompressionskammern komprimiertem Kühlgas in die Ausstoßkammer 13. Eine Kurbelkammer 17 ist in dem vorderen Gehäuse 2 auf der Vorderseite des Zylinderblocks 1 ausgebildet. Ein Rotor 18, aufgenommen in der Kurbelkammer 17, ist an der Welle 6 befestigt und dreht zusammen mit der Welle 6. Der Rotor 18 weist einen Armabschnitt an seinem Umfangsabschnitt auf, der mit einem Schlitz 19 versehen ist. Eine Schwenkplatte 20, gelagert mittels des Schlitzes 19 des Rotors 18 über einen Verbindungsstift 21, ist verschwenkbar und dreht zusammen mit dem Rotor 18. Ein vorstehender Abschnitt 22 ist im Zentrum der Platte 20 ausgebildet. Eine Buchse 23, befestigt an der Welle 6, ist entlang der axialen Richtung der Welle 6 bewegbar. Die Buchse 22 weist ein Paar Stifte 24 auf, die von der äußeren Umfangsfläche vorstehen, die wiederum mit dem vorstehenden Abschnitt 22 der Platte 20 im Eingriff ist.

Ein Radiallager 26 und ein Axiallager 27 tragen die verschwenkbare Taumelscheibe 25 und erlauben eine Relativdrehung zwischen der Platte 25 und dem vorstehenden Abschnitt der Platte 20. Die Lager 26, 27 ermöglichen auch das Verschwenken der Taumelscheibe 25 zusammen mit der Schwenkplatte 20. Ein Eingriff zwischen einem Abschnitt der Platte 25 und einem der Bolzen 5 beschränkt die Drehmöglichkeit der Platte 25. Eine Kolbenstange 28 verbindet jeden Kolben 10 mit der Platte 25. Durch Drehung der Welle 6 wird die Platte 25 in Rotation versetzt und ein Hin- und Hergehen der Kolben 10 mittels der Kolbenstange 28 bewirkt.

Wie dargestellt in Fig. 1 und 2, ist ein gasleitender Durchlaß 31, der als erster Druckdurchlaß dient, zwischen der Ansaugkammer 11 und der Kurbelkammer 17 ausgebildet. Der Durchlaß 31 verbindet dauerhaft die Ansaugkammer 11 mit der Kurbelkammer 17. Ein Hauptabschnitt des Durchlasses 31 wird durch ein bolzenaufnehmendes Loch 32A ausgebildet. Das Loch 32A ist eines von der Vielzahl von bolzenaufnehmenden Löchern 32, die in dem Zylinderblock 1 für die Bolzen 5 vorgesehen sind. Das Loch 32A ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer ist als der Durchmesser des Bolzens 5. Der Raum, der zwischen der inneren Wand des Loches 32A und der äußeren Umfangsfläche des Bolzens 5 ausgebildet ist, bildet einen Abschnitt des Durchlasses 31. Der Durchlaß 31 umfaßt auch ein Durchgangsloch 33, das in der Ventilplatte 3 ausgebildet ist, und einen Verbindungsdurchlaß 34, ausgebildet an einem inneren Ende des hinteren Gehäusess 4.

Eine Leckage oder ein Fehlblasen von Kühlgas aus der Zylinderkammer der Bohrungen 9 in die Kurbelkammer 17 wird über diesen Durchlaß 31 in die Ansaugkammer 11 zurückgeführt. Dadurch wird ein Druckanstieg in der Kurbelkammer 17 unterdrückt. Der Verbindungsdurchtritt 34 des Durchlasses 31 beschränkt den Strom an Kühlgas durch den Durchlaß 31 auf eine vorbestimmte Strömungsrate.

Wie dargestellt in Fig. 2 und 3, ist ein Gaseinlaßdurchlaß 35, der als zweiter Druckdurchlaß dient, zwischen der Ausstoßkammer 13 und der Kurbelkammer 17 ausgebildet. Der Durchlaß 35 verbindet die Ausstoßkammer 13 mit der Kurbelkammer 17. Der Hauptabschnitt des Durchlasses 35 wird durch ein bolzenaufnehmendes Loch 32B ausgebildet. Das Loch 32B ist wie die Vielzahl von bolzenaufnehmenden Löchern 32 in dem Zylinderblock 1 vorgesehen. Der Durchlaß 35 umfaßt auch ein Durchgangsloch 36, das in der Ventilplatte 3 ausgebildet ist und einen Durchlaß 37, der im wesentlichen entlang des inneren Endes des hinteren Gehäuses ausgeformt ist. Mit anderen Worten ist das Loch 32B so ausgebildet, daß es einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Bolzens 5. Der Raum, der zwischen der inneren Wand des Loches 32B und der äußeren Umfangsfläche des Bolzens 5 besteht, bildet einen Abschnitt des Durchlasses 35.

Ein Entlastungsventil 38 ist in dem Durchlaß 37 vorgesehen, um den Einlaßdurchlaß 35 zu öffnen und zu schließen. Das Ventil 38 umfaßt ein Ventil 39, das an einem Abschnitt des Durchlasses 37 ausgebildet ist, eine sphärische Spitze 40, die gegenüber dem Sitz 39 angeordnet ist, und eine Feder 41, die die sphärische Spitze auf den Sitz 39 drängt.

Wie dargestellt in Fig. 2 bis 4, ist ein Ventilsteuermechanismus 42 benachbart dem Ventil 38 angeordnet, um das Öffnen und Schließen des Ventils 38 zu steuern. Der Ventilsteuermechanismus 42 umfaßt einen Faltenbalg 43, eine Betätigungsstange 44, montiert zwischen dem Faltenbalg 43 und der Spitze 40, und eine Feder 45, die den Faltenbalg 43 und die Stange 44 zu der Spitze 40 hin drängt. Eine Umgebungsdruckkammer 46, die in Verbindung mit der Umgebung ist, ist innerhalb des Faltenbalges 43 ausgebildet. Eine Druckerfassungskammer 47 ist außerhalb des Faltenbalges 43 ausgebildet. Ein Druckdurchlaß 48, der als Vorsteuerdruckdurchlaß dient, ist zwischen der Kurbelkammer 17 und der Erfassungskammer 47 ausgebildet und beaufschlagt die Druckerfassungskammer 47 mit dem Druck der Kurbelkammer 17. Ein Hauptabschnitt des Durchlasses 48 wird durch ein bolzenaufnehmendes Loch 32C ausgebildet. Das Loch 32C ist wie eine Vielzahl von bolzenaufnehmenden Löchern 32 in dem Zylinderblock 1 vorgesehen. Der Durchlaß 48 umfaßt auch ein Durchgangsloch 49, das innerhalb der Ventilplatte 3 ausgebildet ist und einen Durchlaß 50, der in dem hinteren Gehäuse 40 ausgeformt ist. In derselben Weise wie der gasführende Durchlaß 31 und der Gaseinlaßdurchlaß 35 ist das Loch 32C mit einem Durchmesser größer als der Durchmesser des Bolzens 5 vorgesehen. Die Kurbelkammer 17 ist in Verbindung mit der Erfassungskammer 47 mittels eines Raumes, der zwischen der inneren Wand des Loches 32C und der äußeren Umfangsfläche des Bolzens 5 entsteht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Positionierkonstruktion (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine Vielzahl von Positionierlöchern und Positionierstiften umfaßt, die zwischen dem Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 2 und dem Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 4 vorgesehen sind. Auf diese Weise werden die Gehäuse 2 und 4 zuverlässig positioniert und mit dem entsprechenden Ende des Zylinderblockes 1 verbunden, unabhängig von den Durchlässen 31, 35, 48, die durch bolzenaufnehmende Löcher 32 ausgebildet werden.

Folgend wird die Bewegung des variablen Kompressors vom hin- und hergehenden Typ beschrieben. Der Druck in der Kurbelkammer 17 wird auf einen Druck gehalten, der höher ist als ein vorbestimmter Druck, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist. Entsprechend erfassen die Faltenbälge 43 des Ventilsteuermechanismus 42 den hohen Druck der Kurbelkammer 17 und befinden sich im zusammengezogenen Zustand. Dieser zusammengezogene Zustand hält die sphärische Spitze 40 des Entlastungsventils 38 an einer Position, in der der Einlaßdurchlaß 35 geschlossen ist.

Wenn die Antriebswelle, angetrieben durch eine Antriebsquelle, wie beispielsweise einen Motor, bewegt wird, wird die Taumelscheibe in hin- und hergehender Weise verschwenkt mittels des Rotors 18 und der Schwingplatte 20, wodurch eine hin- und hergehende Bewegung jedes Kolbens innerhalb der entsprechenden Bohrung 9 bewirkt wird. Das Hin- und Hergehen der Kolben 10 zwingt das Kühlgas von der Ansaugkammer 11 in die Kompressionskammern der Bohrungen 9 über den Ansaugventilmechanismus 15. Weiterhin bedingt es, daß das Gas, das in den Kompressionskammern komprimiert wurde, in die Ausstoßkammer 13 über den Ausstoßventilmechanismus ausgegeben wird.

Während des Anfangszustandes der Betätigung des Kompressors ist der Druck in der Ansaugkammer 11 aufgrund der hohen Temperatur im Fahrzeuginneren und der daher hohen Kühlbelastung hoch. Deshalb ist der Druck in der Kurbelkammer 17 geringfügig höher als der Druck in der Ansaugkammer 11. Dadurch wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 erhöht und jeder Kolben 10 wird mit seinem maximalen Hub hin- und herbewegt und somit ein maximales Volumen an komprimiertem Kühlgas ausgestoßen.

In diesem Zustand wird beim Fehlblasen ausgestoßenes Gas, das von der Kompressionskammer jeder Zylinderbohrung 9 in die Kurbelkammer 17 leckt, zur Ansaugkammer 11 von der Kurbelkammer 17 über den gasleitenden Durchlaß 31 zurückbefördert. Auf diese Weise wird ein Anstieg des internen Druckes in der Kammer 17 unterdrückt und der Kompressor stößt weiterhin ein maximales Volumen an komprimiertem Gas aus.

Wenn der Betrieb des Kompressors fortgeführt wird, wird die Temperatur im Fahrzeuginneren abgesenkt und somit die Kühlbelastung vermindert. Dadurch wird der Druck in der Ansaugkammer 11 vermindert und der Druck in der Kurbelkammer 17 wird auf einen Wert unter dem vorbestimmten Wert zurückgehen. Daraus ergibt sich, daß sich der Faltenbalg 43 des Ventilsteuermechanismus 42 ausdehnt. Wie dargestellt in Fig. 3 und 4, wird durch dieses Ausdehnen die sphärische Spitze 40 des Ventils 38 an eine Position bewegt, in der der Gaseinlaßdurchlaß 35 geöffnet wird. Entsprechend wird Kühlgas aus der Ausstoßkammer 13 in die Kurbelkammer 17 über den Einlaßdurchlaß 35 eindringen und verhindern, daß der Druck in der Kammer 17 weiter abfällt als der vorbestimmte Druckwert. Dies führt dazu, daß eine große Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer 17 und der Ansaugkammer 11 entsteht. Die Druckdifferenz vermindert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 und vermindert somit auch den Hub des Kolbens 10. Entsprechend wird das Ausstoßvolumen vom Kühlgas vermindert.

Bei einem Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden der gasleitende Durchlaß 31, der Gaseinlaßdurchlaß 35 und der Druckdurchlaß 48 jeweils innerhalb jeweiliger Bolzenaufnahmelöcher 32A, 32B, 32C ausgebildet. Daher werden diese Durchlässe 31, 35, 48 in dem Zylinderblock beim Herstellungsvorgang der Löcher 32A, 32B, 32C mit einem Durchmesser größer dem der Bolzen 5 erzeugt. Das führt dazu, daß das Herstellen langer Löcher mit einem geringen Durchmesser zwischen den jeweiligen Zylinderbohrungen 9 mittels eines Bohrers, der eine große Länge und einen geringen Durchmesser aufweist, wie bei der Herstellung herkömmlicher Kompressoren entfallen kann.

Weiterhin können, da die bolzenaufnehmenden Löcher 32 relativ groß sind, die Löcher 32 während des Gießvorgangs des Zylinderblocks 1 hergestellt werden. Die innere Fläche der Löcher 32 wird dann mit einem Maschinenvorgang endbearbeitet. Auf diese Weise wird das Herstellen der Löcher 32 vereinfacht. Die Löcher 32 können auch mittels eines Bohrvorganges mit einem Bohrer relativ großen Durchmessers hergestellt werden. Dies ermöglicht, daß die Durchlässe 31, 35, 48 in einer kurzen Zeit ohne Brechen von Bohrern hergestellt werden können. Außerdem müssen die Durchlässe 31, 35, 48 nicht unabhängig von den Löchern 32 hergestellt werden. Dies ermöglicht eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses und vermindert die Maschinenbearbeitungszeit des Zylinderblocks 1.

Weiterhin kann der Zylinderblock 1 kompakt ausgeführt werden, da keine weiteren Durchlässe 31, 35, 48 in dem Zylinderblock 1 gebildet werden müssen. Dies erlaubt die Herstellung kleiner Kompressoren.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zumindest einer der Durchlässe 31, 35, 48 innerhalb eines bolzenaufnehmenden Loches 32 ausgebildet.

Ein zweites Beispiel eines variablen Kompressors vom hin- und hergehenden Typ gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 erläutert.

In derselben Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel verbindet ein Gaseinlaßdurchlaß 61 die Ausstoßkammer 13 mit der Kurbelkammer 17 und ist zwischen diesen Kammern 13, 17 ausgebildet. Der Hauptabschnitt des Durchlasses 61 ist mittels eines einen Bolzen aufnehmenden Loches 32D, das im Zylinderblock 1 vorgesehen ist, ausgebildet. Der Durchlaß 61 umfaßt ein Durchgangsloch 62, das in der Ventilplatte 3 ausgebildet ist, einen Durchlaß 63, der in dem hinteren Gehäuse ausgeformt ist, ein Aufnahmeloch 64, das mit dem Durchlaß 63 in Verbindung ist, und einen Durchlaß 65, der das Loch 64 mit der Ausstoßkammer 13 verbindet. Das Loch 32D ist mit einem Durchmesser größer dem Durchmesser des Bolzens 5 ausgebildet.

Ein Entlastungsventil 38 ist in dem Durchlaß 61 vorgesehen. Das Ventil umfaßt ein Gehäuse 66, das innerhalb des Loches 64 aufgenommen wird, einen Ventilsitz 67, ausgebildet in dem Gehäuse 66, eine sphärische Spitze 68, gegenüber dem Sitz 67 angeordnet, und eine Feder 69, die die Spitze 68 zum Sitz 67 hin drängt.

Ein Ventilsteuermechanismus 42, der das Öffnen und Schließen des Ventils 38 steuert, ist in der Nähe des Ventils 38 vorgesehen. Der Mechanismus 42 umfaßt ein Konstantdruckgehäuse 70, eine Membran 71, die über die Öffnung des Gehäuses 70 gespannt ist, eine Betätigungsstange 72, montiert zwischen der Membran 71 und der sphärischen Spitze 68, und eine Feder 73, die die Spitze 68 über die Membran 71 und die Stange 72 zur offenen Position drängt.

Eine Konstantdruckkammer 74 und eine Druckerfassungskammer 75 sind in dem Gehäuse 70 ausgebildet und voneinander durch die Membran 71 getrennt. Ein Druckdurchlaß 76, ausgebildet in dem hinteren Gehäuse 4, und ein Gehäuse 66 sind zwischen der Ansaugkammer 11 und der Erfassungskammer 75 vorgesehen. Die Erfassungskammer 75 wird über den Durchlaß 76 auf den Ansaugdruck der Ansaugkammer 11 gebracht.

Wie dargestellt in Fig. 7, ist ein gasführender Durchlaß 77 zwischen den Kammern 11 und 17 vorgesehen, die die Ansaugkammer 11 mit der Kurbelkammer 17 verbindet. Der Hauptabschnitt des Durchlasses 77 ist mittels eines einen Bolzen aufnehmenden Loches 32E ausgebildet, das im Zylinderblock 1 vorgesehen ist. Der Durchlaß 77 umfaßt ein Durchgangsloch 78, das in der Ventilplatte 3 ausgebildet ist, und einen Verbindungsdurchtritt 79, ausgebildet im inneren Endbereich des hinteren Gehäuses 4. Das Loch 32E ist mit einem Durchmesser versehen, der größer ist als der Durchmesser des Bolzens 5. Der Verbindungsdurchtritt 79 des Durchlasses 77 begrenzt den Strom des durchströmenden Kühlgases auf eine vorbestimmte Strömungsrate.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist, der Druck in der Ansaugkammer 11, der Ausstoßkammer 13 und der Kurbelkammer 17 derselbe. Dies bewirkt, daß die Spitze 68 des entlasteten Ventils 38 an dem Ventilsitz 67 aufgrund der Druckkraft der Federn 69, 73 anstößt, die in einem ausbalancierten Zustand sind, und der Durchlaß 61 wird somit geschlossen.

Wenn der Betrieb des Kompressors aufgenommen wird, wird aufgrund der Drehung der Antriebswelle 6 die Taumelscheibe 25 hin- und hergehend verschwenkt und somit eine hin- und hergehende Bewegung jedes Kolbens 10 innerhalb der jeweiligen Bohrung 9 bewirkt. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 10 zwingt das Kühlgas dazu, von der Ansaugkammer 11 in die Kompressionskammer einzuströmen, die innerhalb der Bohrungen 9 ausgebildet sind, und daran anschließend wird das komprimierte Gas aus der Ausstoßkammer 13 ausgestoßen. Während der Anfangsphase der Betätigung des Kompressors ist der Druck in der Ansaugkammer 11 aufgrund der hohen Kühlbelastung hoch. Ein hoher Ansaugdruck wird mittels des Druckdurchlasses 76 somit auch auf die Erfassungskammer 75 des Ventilsteuermechanisms 42 angelegt. Daher wird die Spitze 68 des entlastenden Ventils 38 in dem Zustand gehalten, in dem der Gaseinlaßdurchlaß 61 geschlossen ist. Dadurch wird verhindert, daß Kühlgas von der Ausstoßkammer 13 in die Kurbelkammer 17 eindringt. Weiterhin wird ein Fehlblasgas, das in die Kurbelkammer 17 von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen 9 leckt, zur Ansaugkammer über den gasleitenden Durchlaß 77 zurückgebracht. Entsprechend ist die Druckdifferenz zwischen dem Druck einer Kurbelkammer 17 und dem Ansaugdruck gering. Dadurch wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 erhöht und der Kompressor arbeitet mit einem großen Ausstoßvolumen an komprimiertem Kühlgas.

Wenn der Betrieb des Kompressors fortgeführt wird, wird sich die Temperatur im Fahrzeuginnenraum senken und damit die Kühlbelastung vermindern. Dies führt zu einem Absinken des Drucks in der Ansaugkammer 11 und auch zum Absinken des Druckes in der Druckerfassungskammer 75 des Ventilsteuermechanismus 42. Da die Spitze 68 des Entlastungsventils 38 von dem Ventilsitz 67 über die Betätigungsstange 72 wegbewegt wird, wird der Gaseinlaßdurchlaß 61 geöffnet. Entsprechend wird Kühlgas aus der Ausstoßkammer 13 in die Kurbelkammer 17 über den Einlaßdurchlaß 61 eindringen und die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 17 und dem Ansaugdruck wird größer. Daraus folgt, daß eine große Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer 17 und der Ansaugkammer 11 besteht. Die Druckdifferenz mindert den Neigungswinkel der Taumelscheibe 25 und vermindert somit den Hubweg des Kolbens 10. Entsprechend wird die Ausstoßmenge an komprimiertem Gas vermindert.

Bei dem Kompressor gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Durchlässe 61 und 77 in bolzenaufnehmenden Löchern 32D, 32E, die innerhalb des Zylinderblocks 1 vorgesehen sind, ausgebildet. Daraus folgt, daß ein Bohrer großer Länge und eines geringen Durchmessers nicht benötigt wird. Daher werden dieselben Vorteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel erzielt, beispielsweise ein leichtes Ausbilden der Durchlässe 61, 77 innerhalb einer kurzen Bearbeitungszeit genauso wie bei dem Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind beide Durchlässe 61, 77 in bolzenaufnehmenden Löchern 32 ausgebildet. Jedoch ist es auch möglich, nur einen der Durchlässe 61, 86 innerhalb eines Loches 32 auszuformen.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel verbindet ein gasleitender Durchlaß 81 eine Ansaugkammer 11 mit einer Kurbelkammer 17. Der Hauptabschnitt des Durchlasses 81 wird mittels eines bolzenaufnehmenden Loches 32, das innerhalb des Zylinderblockes 1 vorgesehen ist, ausgebildet. Der Durchlaß umfaßt ein Durchgangsloch 82, ausgebildet in dem Ventil 3, einen Durchlaß 83, ausgebildet in dem hinteren Gehäuse 4, ein Aufnahmeloch 84, das mit dem Durchlaß 83 in Verbindung ist, und einen Durchlaß 85, der das Loch 84 mit der Ansaugkammer 11 verbindet. Das bolzenaufnehmende Loch 32F ist mit einem Durchmesser ausgeformt, der größer ist als der Durchmesse eines Bolzens 5. Das Entlastungsventil 38 zum Öffnen und Schließen des Durchlasses 81 ist in einem Aufnahmeloch 84 des Durchlasses 81 vorgesehen. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel umfaßt das Ventil 38 ein Gehäuse 66, einen Ventilsitz 67, eine sphärische Spitze 68 und eine Feder 69. Jedoch ist das Ventil 38 unterschiedlich zum Ventil des zweiten Ausführungsbeispiels in dem Punkt ausgebildet, daß die Feder 69 die Spitze 68 vom Ventilsitz 67 wegdrängt.

Ein Ventilsteuermechanismus 42, der das Öffnen und Schließen des Ventils 38 steuert, ist in der Nähe des Ventils 38 angeordnet. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der Mechanismus 42 mit einem Konstantdruckgehäuse 70, einer Membran 71, einer Betätigungsstange 72 und einer Feder 73 ausgestattet. Jedoch ist dieser Mechanismus 42 unterschiedlich zu dem des zweiten Ausführungsbeispiels in dem Punkt, daß die Spitze 78 mittels der Feder 73 zum Sitz 67 hingedrängt wird. Weiterhin ist wie beim zweiten Ausführungsbeispiel die Konstantdruckkammer 74 und die Druckerfassungskammer 75 in dem Gehäuse 70 ausgebildet und voneinander mittels der Membran 71 getrennt. Die Erfassungskammer 75 ist mit der Ansaugkammer 11 über den Durchlaß 85 des gasleitenden Durchlasses 80 in Verbindung.

Wie dargestellt in Fig. 9, ist ein Gaseinlaßdurchlaß 86 zwischen der Ausstoßkammer 13 und der Kurbelkammer 17 ausgebildet. Der Durchlaß 86 verbindet die Ausstoßkammer 13 mit der Kurbelkammer 17. Der Hauptabschnitt des Durchlasses 86 besteht aus einem bolzenaufnehmenden Loch 32G, das in dem Zylinderblock 1 vorgesehen ist. Der Durchlaß 86 umfaßt auch ein Durchgangsloch 87, ausgebildet in der Ventilplatte 3, und einen Verbindungsdurchtritt 88, ausgebildet in einem inneren Endbereich des hinteren Gehäuses 4. Das Loch 32G ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer ist als der Durchmesser eines Bolzens 5. Der Verbindungsdurchtritt 88 des Durchlasses 86 beschränkt den Strom an Kühlgas auf eine bestimmte Strömungsrate.

Bei dem Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Spitze 68 des Entlastungsventils 38 an eine Position zum Öffnen des gasleitenden Durchlasses 81 bewegt, wenn die Kühlbelastung und der Druck in der Ansaugkammer 11 hoch sind. Dies ermöglicht dem Kühlgas in der Kurbelkammer 17, das Fehlblasgas von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen 9 ist oder von der Ausstoßkammer 13 zugeführt wurde, in die Ansaugkammer 11 entlastet zu werden. Entsprechend besteht eine geringe Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 17 und dem Ansaugdruck, wodurch die Taumelscheibe 25 auf einen maximalen Winkel verschwenkt wird und somit ein maximales Volumen an komprimiertem Kühlgas vom Kompressor ausgestoßen wird. Wenn die Kühlbelastung absinkt, sinkt auch der Druck in der Ansaugkammer 11 ab. Der Druck in der Druckerfassungskammer 75 wird ebenso abgesenkt. Dies veranlaßt die Spitze 68, die von der Feder 63 gedrängt wird, dazu, den gasleitenden Durchlaß 81 zu schließen. Daher wird der Strom an Kühlgas von der Kurbelkammer 17 über den Durchlaß 81 blockiert. Daraus ergibt sich, daß das Fehlblasgas von den Kompressionskammern der Zylinderbohrungen 9 und die Zufuhr von Kühlgas von der Ausstoßkammer 13 über den Gaseinlaßdurchlaß 86 den Druck in der Kurbelkammer 17 erhöhen. Entsprechend wird die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 17 und dem Ansaugdruck den Hub der Kolben 10 vermindern und somit das Ausstoßvolumen an Kühlgas vermindern.

Bei dem Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Durchlässe 81, 86 innerhalb der bolzenaufnehmenden Löcher 32F, 32G ausgebildet, die in dem Zylinderblock 1 vorgesehen sind. Daher wird kein Bohrer mit großer Länge und geringem Durchmesser benötigt. Es können somit dieselben Vorteile wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, beispielsweise einfache Herstellung der Durchlässe 81, 86 mit einer kurzen Bearbeitungszeit bei einem Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel erhalten werden.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind beide Durchlässe 81, 86 in den bolzenaufnehmenden Löchern 32 ausgebildet. Jedoch kann auch nur einer der Durchlässe 81, 86 in einem Loch 32 ausgebildet sein.

Wahlweise kann die vorliegende Erfindung bei einem Kompressor realisiert werden, bei dem der Neigungswinkel der Taumelscheibenplatte 25 nicht veränderbar ist. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung bei einem Kompressor realisiert werden, der keine variable Verdrängung hat. In diesem Fall ist der gasleitende Durchlaß, der dauerhaft die Ansaugkammer mit der Kurbelkammer verbindet, ebenso in einem bolzenaufnehmenden Loch ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung kann auch bei einem Kompressor realisiert werden, der anstelle der Taumelscheibe 25 eine Nockenplatte aufweist, die die Form einer Welle hat. In diesem Fall ist der gasleitende Durchlaß, der dauerhaft die Ansaugkammer mit der Kurbelkammer verbindet, ebenfalls in einem bolzenaufnehmenden Loch vorgesehen. Die vorliegende Erfindung kann des weiteren beim Kompressor realisiert werden, bei dem die Taumelscheibenplatte 25 und der Rotor 18 einstückig ausgeführt sind. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung bei einem Kompressor zur Anwendung kommen, bei dem das Ausstoßvolumen mittels eines Ventilsteuermechanismus entsprechend der Druckänderung in der Ausstoßkammer gesteuert wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Kompressor mit einem Zylinderblock (1), der eine Zylinderbohrung (9) und eine Vielzahl von bolzenaufnehmenden Löchern (32) hat, die jeweils Bolzen aufnehmen, um ein vorderes Gehäuse (2) und ein hinteres Gehäuse (4) an dem Zylinderblock (1) zu fixieren und eine Kurbelkammer (17) auszubilden, einer Ansaugkammer (11) und einer Ausstoßkammer (13), wobei die Kurbelkammer (17) eine Antriebplatte (25) aufnimmt, die an einer Antriebswelle (6) befestigt ist und deren Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens (10) in der Zylinderbohrung (9) umwandelt, um ein von der Ansaugkammer (11) der Zylinderbohrung (9) zugeführtes Gas zu komprimieren und das komprimierte Gas zur Ausstoßkammer (13) auszustoßen, wobei ein Druckdurchlaß (31, 35, 48; 61, 77; 81, 86) die Kurbelkammer (17) zumindest mit entweder der Ansaugkammer (11) oder Ausstoßkammer (13) verbindet, um durch Druckaustausch zwischen den Kammern den Druck in der Kurbelkammer (17) zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdurchlaß (31, 35, 48; 61, 77; 81, 86) zumindest teilweise durch eines der bolzenaufnehmenden Löcher (32) verläuft.
  2. 2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdurchlaß (31; 77; 81) die Kurbelkammer (17) mit der Ansaugkammer (11) verbindet, um einen überhöhten Druck in der Kurbelkammer (17) zu entlasten, der auf dem von dem Kolben (10) in der Zylinderbohrung (9) komprimierten Gas beruht, das von dort in die Kurbelkammer (17) leckt.
  3. 3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsplatte (25) bezüglich der Achse der Antriebswelle (6) entsprechend dem Druck in der Kurbelkammer (17) verschwenkbar ist, wobei der Verschwenkwinkel der Antriebsplatte (25) das Ausstoßvolumen des Kompressors steuert.
  4. 4. Kompressor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdurchlaß (35; 61; 86) die Kurbelkammer (17) mit der Ausstoßkammer (13) verbindet, um Druck von der Ausstoßkammer (13) in die Kurbelkammer (17) zu leiten, um den Druck in der Kurbelkammer (17) einzustellen.
  5. 5. Kompressor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Ventil (38), zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Druckdurchlasses (35; 61).
  6. 6. Kompressor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Vorsteuerdruckdurchlaß (48; 76; 80), um den Druck in der Kurbelkammer (17) oder der Ansaugkammer (11) auf das Ventil (38) aufzubringen, um wahlweise das Ventil (38) zu öffnen oder zu schließen.
  7. 7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerdruckdurchlaß (80) den Druck von der Kurbelkammer (17) auf das Ventil (38) aufbringt, wobei der Vorsteuerdruckdurchlaß (80) durch eines der bolzenaufnehmenden Löcher (32) verläuft, durch das weder der Druckdurchlaß (31; 77; 81) der Ansaugkammer (11) zur Kurbelkammer (17) noch der Druckdurchlaß (35; 61; 86) der Ausstoßkammer (13) zur Kurbelkammer (17) führt.
  8. 8. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerdruckdurchlaß (76) den Druck von der Ansaugkammer (11) auf das Ventil (38) aufbringt, wobei der Vorsteuerdruckdurchlaß (76) durch eines der bolzenaufnehmenden Löcher (32) verläuft, durch das weder der Druckdurchlaß (31; 77; 81) der Ansaugkammer (11) zur Kurbelkammer (17) noch der Druckdurchlaß (35; 61; 86) der Ausstoßkammer (13) zur Kurbelkammer (17) führt.






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