Die vorliegende Erfindung betrifft Kompressoren, welche in
Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden.
Eine typische Fahrzeugklimaanlage hat einen Kühlkreis, der
einen Kompressor, einen Verdampfer sowie weitere
Einrichtungen umfasst. Der Verdampfer, welcher die Temperatur der
Fahrgastzelle verringert, ist an einen Einlass des
Kompressors über eine Ansaugleitung angeschlossen. Der Kompressor
komprimiert Kühlgas durch hin und her bewegbare Kolben
innerhalb der Zylinderbohrungen. Der Kompressor umfasst des
Weiteren eine Ventilplatte, welche Ansauganschlüsse sowie
Auslassanschlüsse aufweist. Jeder Ansauganschluss hat eine
Ansaugventilklappe, wobei jeder Auslassanschluss eine
Auslassventilklappe hat. Jede Klappe öffnet und schließt
wahlweise den entsprechenden Anschluss. Insbesondere dann, wenn
ein Kolben sich hin- und herbewegt, wird Kühlgas in die
Zylinderbohrung über den zugehörigen Ansauganschluss
eingesaugt, während die zugehörige Ansaugventilklappe gezwungen
wird, sich in eine Offenstellung zu verbiegen. Das Kühlgas
wird dann innerhalb der Zylinderbohrung komprimiert und
durch den zugehörigen Auslassanschluss ausgestoßen, während
die zugehörige Auslassventilklappe dazu gezwungen wird,
sich in eine Offenposition zu verbiegen.
Wenn der Kompressor betrieben wird, dann werden die
Ansaugventilklappen schnell geöffnet und geschlossen. In anderen
Worten ausgedrückt vibrieren die Ansaugventilklappen. Die
Vibration der Klappen erzeugt eine Ansaugpulsation an
Kühlgas, welcher in den Kompressor eingesaugt wird. Die
Ansaugpulsation wird auf den Verdampfer über die Ansaugleitung
übertragen. Dies bewirkt, dass die Ansaugleitung sowie der
Verdampfer vibrieren und dabei Geräusche produzieren.
Insbesondere eine hochfrequente Komponente der
Ansaugpulsation bewirkt, dass lästige Geräusche erzeugt werden.
Darüber hinaus ist der Verdampfer oft nahe bzw. als nächstes
zu dem vorderen Ende der Fahrgastzelle angeordnet. In
diesem Fall können die Geräusche auf die Fahrgastzelle
übertragen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen
Kompressor gemäß einem Erläuterungsbeispiel zur Erläuterung
des allgemeinen Funktionsprinzips zeigt,
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
2-2 von Fig. 1,
Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht,
die den Kompressor von Fig. 1 darstellt,
Fig. 4 ist eine schematisches Diagramm, das einen
Verlauf (Strömungspfad) einer Ansaugpulsation darstellt,
Fig. 5 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen
dem Übertragungsfaktor (Übertragungsverstärkungsfaktor) und
einer Frequenz der Ansaugpulsation zeigt,
Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht,
die einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
darstellt,
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen
Kompressor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt,
Fig. 8 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht,
die einen Kompressor gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel darstellt,
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
9-9 in Fig. 8,
Fig. 10 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht,
welche einen Kompressor gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel darstellt,
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
11-11 in Fig. 10 und
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
12-12 in Fig. 11.
Ein Kompressor der Einzelkopfkolbenbauart wird nachstehend
mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5 allgemein beschrieben.
Wie in der Fig. 1 gezeigt wird besteht das Gehäuse des
Kompressors aus einem vorderen Gehäuse 11, einem
Zylinderblock 12 und einem hinteren Gehäuse 13. Das vordere Gehäuse
11 ist an die vordere Endseite des Zylinderblocks 12
befestigt, wohingegen das hintere Gehäuse 13 an die hintere
Endseite des Zylinderblocks 12 befestigt ist. Das hintere
Gehäuse 13 umfasst eine Ansaugkammer 13a sowie eine
Auslasskammer 13b. Eine Ventilplatte 14 mit Ansaugklappen 14a und
Auslassklappen 14b ist zwischen dem hinteren Gehäuse 13 und
dem Zylinderblock 12 angeordnet. Die Vorderseite des
Zylinderblocks 12 und das vordere Gehäuse 11 definieren eine
Kurbelkammer 15. Die Kurbelkammer 15 nimmt eine
Antriebswelle 16 auf, die sich durch die Kurbelkammer 15 zwischen
dem vorderen Gehäuse 11 und dem Zylinderblock 12 erstreckt.
Die Antriebswelle 16 ist drehbar durch ein paar Lager 17
abgestützt, die in dem vorderen Gehäuse 11 sowie dem
Zylinderblock 12 angeordnet sind.
Ein Rotor 18 ist an der Antriebswelle 16 fixiert. Eine
Taumelscheibe 19 ist auf der Antriebswelle 16 innerhalb der
Kurbelkammer 15 abgestützt. Die Taumelscheibe 19 gleitet
entlang und schwenkt mit Bezug zur Achse der Antriebswelle
16. Die Taumelscheibe 19 ist an den Rotor 18 über einen
Scharniermechanismus 20 angeschlossen. Der
Scharniermechanismus 20 führt die axiale sowie die Schwenkbewegungen der
Taumelscheibe 19. Der Scharniermechanismus 20 bewirkt des
Weiteren, dass die Taumelscheibe 19 integral mit der
Antriebswelle 16 dreht.
Die Taumelscheibe 19 hat einen Anschlag 19a welcher von der
vorderen Fläche vorsteht. Das Anschlagen des Anschlags bzw.
Stoppers 19a gegen den Rotor 18 bestimmt die maximale
Neigungsposition der Taumelscheibe 19. Die Antriebswelle 16
hat einen Stopper- bzw. Anschlagring 16b, der zwischen der
Taumelplatte 19 und dem Zylinderblock 12 angeordnet ist.
Das Anschlagen der Taumelscheibe 19 gegen den Anschlagring
16b begrenzt eine weitere Neigungsbewegung der
Taumelscheibe 19 und bestimmt somit die minimale Neigungsposition der
Taumelscheibe 19.
Der Zylinderblock 12 hat des Weiteren Zylinderbohrungen
12a, welche in gleichen Winkelabständen um die Achse der
Antriebswelle 16 herum beabstandet sind. Jede
Zylinderbohrung 12a nimmt einen Einzelkopfkolben 21 auf. Die Kolben 21
sind innerhalb der Zylinderbohrungen 12a hin und her
bewegbar. Jeder Kolben 21 hat einen hinteren Abschnitt bzw.
einen Kopf 21a sowie einen vorderen Abschnitt bzw. eine
Schürze 21b. Der Kopf 21a jedes Kolbens 21 ist gleitfähig
in der zugehörigen Zylinderbohrung 12a untergebracht. Die
Schürze bzw. der Saum 21b jedes Kolbens 21 hat einen
Schlitz, welcher der Taumelscheibe 19 zugewandt ist. Jeder
Schlitz nimmt die halbkugelförmige Oberfläche eines Schuhs
22 auf. Die Peripherie der Taumelscheibe 19 ist in den
Schlitz jeder Kolbenschürze 21b eingepasst, und wird
gleitfähig zwischen den flachen Abschnitten eines zugehörigen
Paars Schuhe 22 gehalten.
Ein Schublager 23 ist zwischen dem Rotor 18 und der
vorderen Wand des vorderen Gehäuses 11 angeordnet. Das vordere
Gehäuse 11 nimmt die Reaktionskraft auf, die auf jeden
Kolben 21 während der Kompression des Gases einwirkt und zwar
über die Schuhe 22, die Taumelscheibe 19, den
Scharniermechanismus 20 die Vorsprungsplatte 18 und das Schublager 23.
Die Ansaugkammer 13 ist mit der Kurbelkammer 15 über einen
Zufuhrkanal 24 verbunden, der sich durch den Zylinderblock
12, die Ventilplatte 14 sowie das hintere Gehäuse 13
erstreckt. Das hintere Gehäuse 13 nimmt ein
Verdrängungssteuerventil 25 auf, welches den Zuführkanal 24 regelt. Das
Steuerventil 25 hat eine Ventilbohrung 27, ein Ventilkörper
26 der in Richtung zur Ventilbohrung 27 hin ausgerichtet
ist und ein Diaphragma 28 für das Einstellen des
Öffnungsquerschnitts der Ventilbohrung 27. Das Diaphragma 28 ist
durch den Druck (Ansaugdruck) in der Ansaugkammer 13a über
einen Druckverbindungskanal 29 beaufschlagbar, welcher das
Diaphragma 28 versetzt. Dementsprechend bewegt das
Diaphragma 28 den Ventilkörper 26 und stellt somit die Öffnung
zwischen der Ventilbohrung 27 und dem Ventilkörper 26 ein.
Das Steuerventil 25 ändert die Menge an Kühlgas, die in die
Kurbelkammer 15 durch den Zuführkanal 24 von der
Auslasskammer 13b aus strömt und stellt somit den Druck Pc
innerhalb der Kurbelkammer 15 ein. Änderungen bezüglich des
Druckes Pc der Kurbelkammer 15 ändern die Differenz zwischen
dem Druck Pc in der Kurbelkammer 15 der auf die Bodenfläche
jedes Kolbens 21 einwirkt (linke Fläche gesehen in der
Fig. 1) und den Druck der zugehörigen Zylinderbohrung 12a,
welcher auf die Kopffläche des Kolbens 21 einwirkt (die
rechte Fläche gesehen in Fig. 1). Die Neigung der
Taumelscheibe 19 wird in Übereinstimmung mit den Änderungen der
Druckdifferenz geändert. Dies wiederum ändert den Hub des
Kolbens 21 und verändert somit die Verdrängung des
Kompressors.
Die Kurbelkammer 15 ist an die Ansaugkammer 13a durch einen
Gasfreigabe- bzw. Entspannungskanal 30 angeschlossen. Der
Entspannungskanal 30 hat einen axialen Kanal 16a, der sich
durch die Mitte der Antriebswelle 16 erstreckt, eine
Aufnahmebohrung 12b, die in der Mitte des Zylinderblocks 12
ausgeformt ist sowie eine Bohrung 14e, die sich durch die
Ventilplatte 14 erstreckt. Ein radialer Einlass des axialen
Kanals 16a ist mit der Kurbelkammer 15 in der unmittelbaren
Nachbarschaft des vorderen Radiallagers 17 verbunden. Der
Entspannungskanal 30 entspannt konstant eine bestimmte
Menge an Kühlgas von der Kurbelkammer 15 zur Ansaugkammer 13a.
Die Aufnahmebohrung 12b nimmt ein Schublager 31 sowie eine
Spiralfeder 32 zwischen dem hinteren Ende der Antriebswelle
16 und der Ventilplatte 14 auf.
Eine Konstruktion für ein Unterdrücken einer
Ansaugpulsation, welche durch Vibration der Ansaugventilklappen 14c
erzeugt wird, wird nachstehend näher beschrieben.
Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt wird, ist ein
Zylinder 33 in die Ansaugkammer 13a des hinteren Gehäuses 13
pressgepasst. Der Zylinder 33 hat Verlängerungskanäle 34,
die in gleichen Intervallen voneinander beabstandet sind.
Jeder Kanal 34 ist mit einem der Ansauganschlüsse 14a
verbunden, wobei er sich folglich zu dem entsprechenden
Ansauganschluss 14a erstreckt.
Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, ist jedes hintere Ende
jedes Kanals 34 mit der Ansaugkammer 13a über eine
Verbindungsbohrung 34a verbunden. Die Ansaugkammer 13a ist an ein
Ende der Ansaugleitung 35 angeschlossen. Das andere Ende
der Ansaugleitung 35 ist an einen Verdampfer (nicht
gezeigt) in dem Kühlkreis angeschlossen. In anderen Worten
ausgedrückt sind die Verlängerungs- bzw. Ausdehnungskanäle
34 an die Ansaugleitung 35 angeschlossen, wobei die
Ansaugkammer 13a dazwischen gefügt ist.
Der Betrieb des vorstehend beschriebenen
verdrängungsvariablen Kompressors wird nachfolgend erläutert.
Die Antriebswelle 16 wird durch eine externe Antriebsquelle
wie beispielsweise den Fahrzeugmotor gedreht. Die
Taumelscheibe 19 wird integral mit der Antriebswelle 16 durch den
Rotor 18 sowie den Scharniermechanismus 20 gedreht. Die
Rotation der Taumelscheibe 19 wird in eine lineare Hin- und
Herbewegung des Kopfes 21a jedes Kolbens 21 in der
zugehörigen Zylinderbohrung 12a durch die Schuhe 22 konvertiert.
Wenn sich der Kopf 21a jedes Kolbens 21 in der zugehörigen
Zylinderbohrung 12a hin- und herbewegt, dann dringt Kühlgas
in der Ansaugkammer 13a in jede Zylinderbohrung 12a durch
den zugehörigen Ansauganschluss 14a ein, während die
zugehörige Ansaugventilklappe 14c dazu gezwungen wird, sich in
eine Offenstellung zu verbiegen. Das Gas in der
Zylinderbohrung 12a wird anschließend komprimiert und zwar auf
einen vorbestimmten Druck und wird dann in die Auslasskammer
13b durch den zugehörigen Auslassanschluss 14b ausgestoßen,
während die zugehörige Auslassventilklappe 14d dazu
gezwungen wird, sich in eine Offenposition zu verbiegen.
Wenn während des Betriebs des Kompressors das
Kühlerfordernis groß wird und die Belastung, die an den Kompressor
angelegt wird, ebenfalls ansteigt, dann wirkt der hohe Druck
Ps in der Ansaugkammer 13a auf das Diaphragma 28 des
Steuerventils 25 wodurch bewirkt wird, dass der Ventilkörper 26
die Ventilbohrung 27 schließt. Dies schließt den
Zuführkanal 24 und unterbricht die Strömung an hochkomprimiertem
bzw. unter hohem Druck stehendem Kühlgas von der
Auslasskammer 13b zur Kurbelkammer 15. In diesem Zustand wird das
Kühlgas innerhalb der Kurbelkammer 15 in die Ansaugkammer
13a durch den Entspannungskanal 30 freigegeben. Dies
verringert den Druck Pc der Kurbelkammer 15. Folglich wird die
Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck
in der Zylinderbohrung 12a klein. Als ein Ergebnis hiervon
wird die Taumelscheibe 19 zu deren maximaler
Neigungsposition bewegt, wie dies durch die durchgezogenen Linien in
der Fig. 1 gezeigt wird, wobei der Hub des Kolbens 21
maximal wird. In diesem Zustand ist die Verdrängung des
Kompressors ebenfalls maximal.
Falls das Kühlerfordernis abfällt und die Last, die an den
Kompressor angelegt ist, sich verringert, dann wirkt ein
niedriger Druck Ps in der Ansaugkammer 13a auf das
Diaphragma 28 des Steuerventils 25 und bewirkt, dass der
Ventilkörper 26 die Ventilbohrung 27 öffnet. Dies verbindet
das unter hohem Druck stehende Kühlgas in der Auslasskammer
13b mit der Kurbelkammer 15 über den Zuführkanal 24 und
erhöht den Druck Pc der Kurbelkammer 15. Folglich wird die
Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck
in den Zylinderbohrungen 12a groß. Als ein Ergebnis hiervon
bewegt sich die Taumelscheibe 19 zu der minimalen
Neigungsposition und verringert somit den Hub des Kolbens 21. In
diesem Zustand wird die Verdrängung des Kompressors klein.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird die Öffnung des
Steuerventils 25 geändert in Übereinstimmung mit der Kühllast
bzw. dem Ansaugdruck Ps, wodurch der Kurbelkammerdruck Pc
verändert wird. Dementsprechend wird die Neigung der
Taumelscheibe 19 variiert.
Wenn der vorstehend beschriebene verdrängungsvariable
Kompressor betrieben wird, dann erzeugt die Vibration der
Ansaugventilklappen 14c eine Ansaugpulsation. Jedoch werden
hochfrequente Komponenten dieser Ansaugpulsation
unterdrückt durch das Zusammenwirken der verlängerten
Ansauganschlüsse 14a und der Ansaugkammer 13a.
Falls die Länge jedes verlängerten Ansauganschlusses 14a
relativ kurz ist im Verhältnis zur Wellenlänge einer
Zielfrequenzkomponente, die unterdrückt werden soll, dann kann
der Ansauganschluss 14a als eine Spule in einem
elektrischen Kreis betrachtet werden. Ferner kann unter der
Annahme, dass die Ansaugkammer 13a eine kubische Form hat, und
für den Fall, dass die Länge einer Seite ausreichend kurz
ist in Relation zu der Wellenlänge der
Zielfrequenzkomponente, die Ansaugkammer 13a als ein Kondensator in einem
elektrischen Kreis betrachtet werden. In anderen Worten
ausgedrückt kann der Übertragungspfad der Ansaugpulsation
wie ein elektrischer Kreis beschrieben werden, welcher in
der Fig. 4 gezeigt ist. Ein Verlängern der
Ansauganschlüsse 14a ist äquivalent zu einem Erhöhen der Induktion der
Spule. Eine Spule, welche eine größere Induktion hat,
unterdrückt Hochfrequenzen um einen größeren Betrag. In der
gleichen Weise unterdrücken die verlängerten
Ansauganschlüsse 14a eine Hochfrequenzkomponente der
Ansaugpulsation um einen größeren Betrag.
Darüber hinaus ist in diesem Erläuterungsbeispiel die
Ansaugkammer 13a zwischen den Verlängerungskanälen 34 und der
Ansaugleitung 35 angeordnet. Wie in der Fig. 4 gezeigt
wird, funktioniert die Ansaugkammer 13a als ein
Kondensator, der eine bestimmte Kapazität hat. Folglich unterdrückt
die Ansaugkammer 13 eine Hochfrequenzkomponente, welche
nicht durch die Kanäle 34 unterdrückt worden sind und zwar
entsprechend einem Mechanismus, welcher die gleiche Wirkung
hat, wie der Hochfrequenzbypasseffekt eines Kondensators.
Ein Experiment wurde durchgeführt für das Vergleichen der
Pulsationsreduktion eines aus dem Stand der Technik
bekannten Kompressors sowie des Kompressors gemäß der Fig. 1
bis 3. Die Fig. 5 zeigt einen Graphen, der die Beziehung
zwischen der Frequenz und dem
Übertragungsverstärkungsfaktor der Ansaugpulsation in den Kompressoren darstellt. Wie
in der Fig. 5 gezeigt ist, unterdrückt der Kompressor
gemäß der Fig. 1 bis 3 den Übertragungsfaktor der
Ansaugpulsation in einem weiten Frequenzbereich. Insbesondere
unterdrückt der Kompressor gemäß der Fig. 1 bis 3 die
Pulsation in einem Frequenzbereich der bewirkt, dass die
Ansaugleitung sowie der Verdampfer lästige Geräusche
verursachen.
Dies hat die folgenden Vorteile.
Die Ansauganschlüsse 14a sind durch die Kanäle 34
verlängert. Diese Konstruktion reduziert eine
Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation, welche durch die Vibration der
Ansaugventilklappen 14c während des Betriebs des
Kompressors verursacht wird. Folglich werden die Ansaugleitung 35
und der Verdampfer nicht vibriert bzw. in Schwingungen
versetzt. Geräusche, welche durch Vibration der Leitung 35 und
des Verdampfers verursacht werden würden, werden somit
unterdrückt. Als ein Ergebnis hiervon wird das Geräusch in
der Fahrgastzelle reduziert.
Diese Kompressorkonstruktion eliminiert ferner die
Notwendigkeit für die Anordnung eines Ansaugdämpfers mit einem
großen Volumen in dem Kompressorgehäuse oder eines Dämpfers
der an die Ansaugleitung angeschlossen ist, so dass die
Baugröße des Kompressors und die Ansaugdruckverluste
verringert sind. Darüber hinaus wird die Leitungsführung des
Kühlkreises vereinfacht.
Die Ansaugkammer 13a ist an das hintere Ende jedes Kanals
34 angeschlossen. Das Zusammenwirken der verlängerten
Ansauganschlüsse 14a und der Ansaugkammer 13a reduziert in
effektiver Weise die Hochfrequenzkomponente der
Ansaugpulsation.
Die Ansauganschlüsse 14a sind direkt mit der Ansaugkammer
13a verbunden, die in dem hinteren Gehäuse 13 definiert
ist. Diese Konstruktion vergleichmäßigt die Menge an Gas,
welches in die Zylinderbohrungen 12a eindringt, wodurch der
Ansaugdruckverlust reduziert wird.
Die Ansauganschlüsse 14a sind durch einfaches Anschließen
der Kanäle 34 an die Anschlüsse 14a verlängert. In anderen
Worten ausgedrückt wird die Hochfrequenzkomponente der
Ansaugpulsation durch einen einfachen Aufbau reduziert.
Die Kanäle 34 sind in dem Zylinder 33 ausgeformt, der
separat von dem hinteren Gehäuse 13 ausgebildet ist. Aus diesem
Grunde kann die Länge der Kanäle 34 in einfacher Weise
entsprechend der Frequenz der zu reduzierenden
Pulsationskomponente eingestellt werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend beschrieben. Solche Teile, welche
unterschiedlich zum zuvor beschriebenen
Erläuterungsbeispiel sind, werden nachfolgend im Einzelnen
beschrieben.
Wie in der Fig. 6 gezeigt wird sind Verlängerungskanäle 34
in dem hinteren Gehäuse 13 ausgeformt. Jeder Kanal 34 ist
an einen der Ansauganschlüsse 14a angeschlossen. Die Kanäle
34 sind durch radiale Nuten 37 definiert, die in dem
hinteren Gehäuse 13 ausgeformt sind, wobei eine Dichtung 38 an
der Ventilplatte 14 angeordnet ist. Das innere Ende jedes
Kanals 34 ist mit der Ansaugkammer 13a verbunden.
Der Kompressor gemäß der Fig. 6 hat einen Ansaugdämpfer 39.
Der Ansaugdämpfer 39 ist an der Oberseite des
Zylinderblocks 12 und des hinteren Gehäuses 13 ausgebildet. Der
Ansaugdämpfer 39 ist an die Ansaugkammer 13a durch einen
Ansaugkanal 40 angeschlossen und ist an einer Ansaugleitung
(nicht gezeigt) ebenfalls angeschlossen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 hat die folgenden
Vorteile.
Eine Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation, die durch
Vibration der Ansaugventilklappen 14c erzeugt wird, wird
durch das Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse
14a und der Ansaugkammer 13a unterdrückt.
Die Kanäle 34 sind integral mit dem hinteren Gehäuse 13
ausgeformt. Dies eliminiert die Notwendigkeit für separate
Teile für das Ausbilden der Kanäle 34. In anderen Worten
ausgedrückt wird die Hochfrequenzkomponente der
Ansaugpulsation durch einen einfachen Aufbau unterdrückt.
Die Kanäle 34 sind durch die Nuten 37 definiert, welche an
dem hinteren Gehäuse 13 und der Dichtung 38 ausgeformt
sind. Aus diesem Grunde werden die Kanäle 34 ausgeformt
ohne ein Erhöhen der Anzahl an Teilen des Kompressors,
wodurch der Kompressoraufbau vereinfacht wird.
Die Nuten 37 werden ausgeformt, wenn das hintere Gehäuse 13
gegossen wird. Die Kanäle 34 werden ausgeformt durch
befestigen des hinteren Gehäuses 13, der Ventilplatte 14 und der
Dichtung 38 aneinander. In anderen Worten ausgedrückt
werden die Kanäle 34 ohne Bearbeiter des hinteren Gehäuses 13
ausgebildet.
Die verlängerten Ansauganschlüsse 14a sowie die
Ansaugkammer 13a selbst unterdrücken in effektiver Weise die
Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation. Selbst wenn
folglich das Volumen des Ansaugdämpfers 39 klein ist, wird die
Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation in effektiver
Weise durch die verlängerten Ansauganschlüsse 14a, die
Ansaugkammer 13a sowie den Ansaugdämpfer 39 unterdrückt.
Ein Kompressor der Doppelkopfkolbenbauart gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel wird nachstehend mit Bezug auf die
Fig. 7 näher beschrieben.
Ein vorderer Zylinderblock 41 sowie ein hinterer
Zylinderblock 42 sind aneinander befestigt. Ein vorderes Gehäuse 44
ist an der vorderen Endseite des vorderen Zylinderblocks 41
mit einer dazwischen angeordneten Ventilplatte 43
befestigt. Ein hinteres Gehäuse 45 ist an der hinteren Endseite
des hinteren Zylinderblocks 42 mit einer dazwischen
angeordneten Ventilplatte 43 befestigt.
Jede Ventilplatte 43 hat Ansauganschlüsse 43a sowie
Auslassanschlüsse 43b. Jeder Ansauganschluss 43a hat eine
Ansaugventilklappe 43c, wobei jeder Auslassanschluss 43b eine
Auslassventilklappe 43d hat. Dichtungen 46 sind zwischen
dem vorderen Gehäuse 44 und der Ventilplatte 43 sowie
zwischen dem hinteren Gehäuse 45 und der Ventilplatte 43
angeordnet. Jede Dichtung 45 hat Rückhalter bzw. Anschläge 46a
für das Definieren des Öffnungsbetrags der entsprechenden
Auslassventilklappe 43d.
Das vordere Gehäuse 44 sowie das hintere Gehäuse 45 haben
Ansaugkammern 44a, 45a. Auslasskammern 44b, 45b sind um die
Ansaugkammern 44a, 45a in den vorderen bzw. hinteren
Gehäusen 45 ausgebildet.
Zueinander ausgerichtete Paare von Zylinderbohrungen 41a,
42a sind in den Zylinderblocks 41, 42 definiert. Ein
Doppelkopfkolben 47 ist in jedem Paar Zylinderbohrungen 41a,
42a untergebracht.
Eine Kurbelkammer 49 ist zwischen den Zylinderblocks 41, 42
ausgebildet. Die Zylinderblocks 41, 42 haben zueinander
ausgerichtete Wellenbohrungen. Eine Antriebswelle 50 ist
drehbar in den Wellenbohrungen durch Radiallager 51
abgestützt. Die Welle 50 ist an eine externe Antriebsquelle wie
beispielsweise ein Fahrzeugmotor durch einen
Kupplungsmechanismus (nicht gezeigt) wirk angeschlossen. Das
Anschließen bzw. Einrücken des Kupplungsmechanismuses bewirkt einen
Übertragung der Antriebskraft der externen Antriebsquelle
auf die Antriebswelle 50, um die Welle 50 zu drehen.
Eine Taumelscheibe 52 ist an der Drehwelle 50 fixiert und
ist in der Kurbelkammer 49 angeordnet. Die Taumelscheibe 52
ist ebenfalls an den zentralen Teil jedes Kolbens 47 über
ein Paar halbkugelförmiger Schuhe 53 angekoppelt. Die
Taumelscheibe 24 wird durch die Drehwelle 17 gedreht. Die Nabe
der Taumelscheibe 52 ist zwischen den Zylinderblocks 41, 42
mit einem Paar Schublager 54 dazwischen abgestützt. Die
Rotation der Taumelscheibe 52 wird auf die Kolben 47 über die
Schuhe 53 übertragen und in lineare Hin- und Herbewegungen
jedes Kolbens 53 in den zugehörigen Paar Zylinderbohrungen
41a, 42a konvertiert.
Die Kurbelkammer 49 ist an die Ansaugkammern 44a, 45a durch
Ansaugkanäle 55 angeschlossen, welche in den Zylinderblocks
41, 42 ausgebildet sind. Die Kurbelkammer 49 ist des
weiteren an einen externen Kühlkreis über einen Einlass (nicht
gezeigt) angeschlossen, der in den Zylinderblocks 41, 42
ausgeformt ist. Die Auslasskammern 44b, 45b sind an den
externen Kühlkreis durch Auslasskanäle 56 sowie einen Auslass
(nicht gezeigt) angeschlossen, die in den Gehäusen 44, 45
ausgeformt sind.
Jede Dichtung 46 hat Vorsprünge 57, die sich in Richtung zu
den Ansaugkammern 44a, 45a erstrecken. Jeder Vorsprung 57
entspricht einem der Ansauganschlüsse 43a und umfasst einen
Verlängerungskanal 58. Die Kanäle 58 sind parallel zur
Achse der Antriebswelle 50 ausgerichtet. Jeder Kanal 58 dient
dazu, den entsprechenden Ansauganschluss 43a zu verlängern
und ist dabei mit der Ansaugkammer 44a, 45a verbunden.
Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Kompressors der
Doppelkopfkolbenbauart wird nachfolgend erläutert.
Wenn die Antriebswelle 30 durch die externe Antriebsquelle
gedreht wird, dann wird die Taumelscheibe 52 integral mit
der Welle 50 gedreht. Die Rotation der Taumelscheibe 52
wird in lineare Hin- und Herbewegungen des Kolbens 47 in
den Zylinderbohrungen 41a, 42a durch die Schuhe 53
konvertiert. Die Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 47 saugt
Kühlgas in die Kurbelkammer 49 durch den Einlass ein. Das
Gas innerhalb der Kurbelkammer 49 wird dann zu den vorderen
und hinteren Ansaugkammern 44a, 45a durch die Ansaugkanäle
55 geleitet. Das Gas in den Ansaugkammern 44a, 45a wird
daraufhin in die Zylinderbohrungen 41a, 42a gesaugt, wobei
bewirkt wird, dass sich die Ansaugventilklappen 43c in
einer Offenposition verbiegen. Das Gas innerhalb der
Zylinderbohrungen 41a, 42a wird komprimiert, bis dessen Druck
ein bestimmtes Niveau erreicht. Das Komprimierte Gas
bewirkt, dass sich die Auslassventilklappen 43d in eine
Offenposition verbiegen, wobei das Gas in die Auslasskammern.
44b, 45b durch die entsprechenden Auslassanschlüsse 43b
entspannt. Der Auslasskanal 56 führt das Gas innerhalb der
Auslasskammern 44b, 45b zu dem externen Kühlkreis (nicht
gezeigt).
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7 hat die
nachfolgenden Vorteile.
Die Ansauganschlüsse 43a durch die Kanäle 58 sind
verlängert. Das Ende jedes Kanals 58 ist mit der Ansaugkammer
44a, 45a verbunden. Wenn aus diesem Grunde eine
Ansaugpulsation durch die Vibration der Ansaugventilklappen 43c
erzeugt wird, dann wird die Hochfrequenzkomponente dieser
Pulsation durch das Zusammenwirken der verlängerten
Ansauganschlüsse 43a und den Ansaugkammern 44a, 45a unterdrückt.
Die Verlängerungskanäle 48 sind in den Vorsprüngen 57
ausgeformt, welche Teil der Ventilplatten 43 sind. Diese
Konstruktion verlängert die Ansauganschlüsse 43a ohne eine
Erhöhen der Anzahl an Teilen, wodurch die Konstruktion des
Kompressors vereinfacht wird.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 8 und 9
beschrieben. Die Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel
werden dabei hauptsächlich nachstehend diskutiert, wobei
gleiche oder ähnliche Bezugszeichen jenen Komponenten gegeben
sind, welche gleich oder ähnlich zu den entsprechenden
Komponenten des dritten Ausführungsbeispiels sind. Obgleich
die Erklärung lediglich für das hintere Gehäuse 45
abgegeben wird, so hat auch das vordere Gehäuse 44 die gleiche
Konstruktion wie das hintere Gehäuse 45.
Der Kompressor gemäß der Fig. 8 und 9 hat eine Dichtung 46,
die zwischen der Ventilplatte 43 und einem hinteren Gehäuse
45 angeordnet ist. Die Dichtung 46 umfasst Ausbauchungen
oder Bäulen 61 (Vorsprünge), von denen jeder einem der
Ansauganschlüsse 43a entspricht. Jede Ausbauchung 61 sowie
die Ventilplatte 43 definieren einen Verlängerungskanal 62.
Jeder Kanal 62 ist verbunden mit und verlängert den
entsprechenden Ansauganschluss 43a. Die Kanäle 62 sind radial
in Richtung zur Mitte des hinteren Gehäuses 45 ausgerichtet
und öffnen sich zur Ansaugkammer 45a.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 8 und 9 hat die
folgenden Vorteile.
Ein Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse 43a
und der Ansaugkammer 45a unterdrückt eine
Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation. Die Verlängerungskanäle 62
sind in der Dichtung 46 ausgeformt. Aus diesem Grunde hat,
wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7, der
Kompressor gemäß der Fig. 8 und 9 eine Verlängerung der
Ansauganschlüsse 43a ohne eine erhöhte Anzahl von Teilen,
wodurch die Konstruktion des Kompressors vereinfacht wird.
Die Ausbauchungen oder Laschen 61 erstrecken sich entlang
der Ventilplatte 43 und stehen dabei nicht axial in
Richtung zu der Ansaugkammer 45a vor. Folglich ist es nicht
erforderlich, die Ansaugkammer 45 in die Axialrichtung des
Kompressors für das Aufnehmen der Ausbauchungen 61 zu
verlängern. Dies reduziert die Baugröße des hinteren Gehäuses
45.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 10 und 12
beschrieben. Die Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel
werden dabei nachstehend hauptsächlich diskutiert, wobei
ähnliche oder gleiche Bezugszeichen jenen Komponenten gegeben
werden, die gleich oder ähnlich sind zu den entsprechenden,
Komponenten des zweiten Ausführungsbeispiels. Obgleich eine
Beschreibung lediglich für das hintere Gehäuse 45 abgegeben
wird hat das vordere Gehäuse 44 den gleichen Aufbau wie das
hintere Gehäuse 45.
Eine Dichtung 46 wird zwischen der Ventilplatte 43 und
einer Trennwand bzw. Stützwand 66 des hinteren Gehäuses
gehalten. Die Dichtung 46 umfasst Ausbauchungen oder
Laschen 65, von denen jede einem der Ansauganschlüsse 43a
entspricht. Jede Ausbauchung 61 erstreckt sich akkurat
entlang der Dichtung 46 sowie parallel zu der Abstützwand 66.
Jede Ausbauchung 61 und die Ventilplatte 43 definieren ein
Paar Verlängerungskanäle 68. Jedes Paar Kanäle 68 ist
verbunden mit und verlängert die entsprechenden
Ansauganschlüsse 43a. Des weiteren ist jedes Paar Kanäle 68 mit der
Ansaugkammer 45a mit Öffnungen 67 verbunden, die an deren
Enden ausgebildet sind. Kühlgas wird in jeden
Ansauganschluss 43a von der Ansaugkammer 45a aus durch das
entsprechende Paar Kanäle 68 eingeleitet.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 und 12 hat die
folgenden Vorteile.
Ein Zusammenwirken zwischen den verlängerten
Ansauganschlüssen 43a und der Ansaugkammer 45a unterdrückt eine
Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation des Kompressors.
Die Verlängerungskanäle 68 sind in der Dichtung 46
ausgeformt. Aus diesem Grunde verlängert das Ausführungsbeispiel
gemäß der Fig. 10 bis 12 die Ansauganschlüsse 43a ohne ein
Erhöhen der Anzahl an Teilen, wodurch der Aufbau des
Kompressors vereinfacht wird. Darüber hinaus wird, wie bei dem
Kompressor des Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 8 und 9,
durch die Konstruktion des Kompressors gemäß der Fig. 10
bis 12 die Größe des hinteren Gehäuses reduziert.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 wird
Gas in jeden Ansauganschluss 43a durch zwei Kanäle 68
eingeleitet. Diese Konstruktion erlaubt ein sanftes Einlassen
von Gas zu den Ansauganschlüssen 43a, wodurch Druckverluste
reduziert werden, wenn Gas vom externen Kühlkreis
eingesaugt wird. Wenn die Ansaugkammer 45a ein kleines Volumen
hat, bewirkt das Ausbilden von Verlängerungskanälen, die in
Richtung zu den Kammern 44a, 45a vorstehen, eine Erhöhung
des Ansaugdruckverlustes. Jedoch erstrecken sich die
Verlängerungskanäle 68 gemäß der Fig. 10 bis 12 nicht axial in
Richtung zu den Ansaugkammern 44a sondern erstrecken sich
entlang der Dichtung 46. Folglich bewirken die Kanäle 68 in
effektiver Weise eine Reduktion des Ansaugdruckverlustes.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch in den
nachfolgenden Formen ausgeführt werden kann.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 hat
jedes Paar Kanäle 68 eine kreisförmige Gestalt. Jedoch können
die Paare Kanäle 68 L, V, U, T, Y oder X-förmig ausgeformt
sein, wobei der entsprechende Anschluss 63a in dessen Mitte
angeordnet ist. In diesem Fall sind die Öffnungen 67 an den
Enden jedes Kanals 68 ausgeformt.
T- oder Y-förmige Kanäle 68 haben drei Öffnungen 67 für
einen einzelnen Ansauganschluss 43a. X-förmige Kanäle 68
haben vier Öffnungen 67 für einen einzelnen Ansauganschluss
43a. Diese Konstruktionen erleichtern des weiteren das
Einsaugen von Gas, wodurch Druckverluste reduziert werden,
wenn Gas vom externen Kühlkreis eingesaugt wird. In den
Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 6 bis 12 kann auf die
Ansaugkammern 13a, 44a, 45a vollständig verzichtet werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 kann auf eine
Dichtung 38 verzichtet werden, wobei die
Verlängerungskanäle 34 durch Nuten 37 und die Ventilplatte 14 ausgebildet
werden können.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7 kann ebenfalls
auf eine Dichtung 46 verzichtet werden. In diesem Fall sind
die Ventilplatten 43 derart ausgeformt, dass Teile, welche
die Anschlüsse 43a umgeben, in Richtung zu den
Ansaugkammern 44a, 45a vorragen, wobei ein Verlängerungskanal in
jedem Kanal 58 ausgeformt ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 können
die Verlängerungskanäle in der Weise ausgeformt sein wie in
dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6. Das heißt, dass
die Verlängerungskanäle durch Nuten definiert sein können,
die in dem hinteren Gehäuse 45 und entweder der
Ventilplatte 43 oder der Dichtung 46 ausgeformt sind.
Die Konstruktion, d. h., die verlängerten Ansauganschlüsse
14a sowie die Ansaugkammer 13a gemäß dem
Ausführungsbeispiel in Fig. 6 kann auch in Kompressoren der
Doppelkopfkolbenbauart verwendet werden.
Die Konstruktion, d. h., die verlängerten Ansauganschlüsse
44a, 45a sowie die Ansaugkammer 45a der
Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 7 bis 12 kann auch in Kompressoren der
Einzelkopf kolbenbauart verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann ausgeführt sein in anderen
Arten von Kompressoren wie beispielsweise Kompressoren mit
fester Verdrängung, welche Einzelkopfkolben haben,
verdrängungsvariable Kompressoren mit Doppelkopfkolben,
Kompressoren der Taumelplattenbauart, sowie Kompressoren der
Nockenplattenbauart.
Aus diesem Grunde sind die vorliegenden Beispiele und
Ausführungsformen lediglich illustrativ und nicht restriktiv
zu betrachten, wobei die Erfindung nicht auf die darin
angegebenen Einzelheiten beschränkt sein soll, sondern
innerhalb des Umfangs und des Äquivalenzbereichs der anliegenden
Ansprüche modifiziert werden kann.