DE69723556T2

DE69723556T2 - Taumelscheibenlagerung für einen kompressor mit variabler verdrängung

Info

Publication number: DE69723556T2
Application number: DE69723556T
Authority: DE
Inventors: Masaki-Kab. Kai.Toyoda Jidoshokki Se Ota; Shigeyuki-Kabushiki Kaisha Toyoda Hidaka; Hisakazu-Kabushiki Kaisha Toyoda Kobayashi; Youichi Okadome
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: US5988040A; WO1998032969A1; KR19990007811A; EP0907020A1; EP0907020B1; DE69723556D1; EP0907020A4; KR100244817B1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor oder Verdichter der Taumelscheibenbauart mit veränderlichem Verdrängungsvolumen, welcher zur Verwendung in einem Klimasystem für ein Fahrzeug gedacht ist, und betrifft im Besonderen eine verbesserte Struktur, welche einen glatten Bewegungsablauf einer Taumelscheibe, die ihren Neigungswinkel bezüglich einer Ebene senkrecht zur Achse einer Drehantriebswelle des Verdichters verändern kann, sowie eine axiale Bewegung der Taumelscheibe erlaubt, und zwar mit Hilfe einfacher Taumelscheibenstützmittel.
Stand der Technik
Es sind bereits zahlreiche Verdichter vorgeschlagen worden, bei denen die Verdichterförderleistung durch Verändern des Verdichterkolbenhubs infolge einer Veränderung einer Winkelverschiebung einer Taumelscheibe (einschließlich einer kombinierten Anordnung, welche aus einer rotierenden Taumelscheibe und einer nicht-drehbaren Taumelplatte besteht) angepasst verändert wird. So ist zum Beispiel ein Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen, wie er in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 62-87678 offenbart ist, so ausgebildet, dass ein Taumelscheibenstützmechanismus vereinfacht wird. Wie in 11 gezeigt, ist bei diesem früher vorgeschlagenen Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen eine Taumelscheibe 45 in einer Kurbelkammer 42 angeordnet. Eine Antriebswelle 43 erstreckt sich durch die Taumelscheibe 45 über einen Vorsprung 52 derselben, in einer Weise, dass der Vorsprung mit einer in ihm gebildeten Bohrung 55 versehen ist, die eine Wandoberfläche aufweist, welche teilweise in Kontakt mit der Antriebswelle kommen kann, um dadurch eine radiale Position der Taumelscheibe 45 zu bestimmen und den Neigungswinkel der Taumelscheibe verändern zu können. Auf diese Weise können Gleitstücke und Drehbolzen wegfallen, welche wesentliche Komponenten der konventionellen Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen sind. Die Taumelscheibe 45 wird entlang einem festen Verschiebungsweg durch die Antriebswelle 43 in teilweisem Kontakt mit einer unteren gekrümmten Oberfläche 55b der Bohrung 55 der Taumelscheibe 45 beweglich geführt.
Bei dem beschriebenen Verdichter nach dem Stand der Technik wird ein Moment, welches von einer durch die Ausübung einer Druckkraft entstehenden und in Neigungsrichtung auf die Taumelscheibe 45 wirkenden Reaktionskraft erzeugt wird, aufgenommen von einem Stützmechanismus, welcher einen länglichen Schlitz 53 und einen Stift 53a aufweist, und der unteren gekrümmten Oberfläche 55b in Kontakt mit der Antriebswelle 43. Wenn also der Neigungswinkel der Taumelscheibe 45 verändert wird, gleitet die gekrümmte Oberfläche 55b in linearem Kontakt mit der Antriebswelle 43 unter der Wirkung einer Last in einem vorbestimmten Abschnitt der Antriebswelle 43. Ein Moment, welches von einer durch die Ausübung einer Druckkraft entstehenden Reaktionskraft erzeugt wird, wirkt in einer Richtung senkrecht zur Neigungsrichtung der Taumelscheibe 45 infolge der strukturellen Bedingung der Taumelscheibe 45, und dieses Moment wird von einem Bereich kleinen Durchmessers einer langen Bohrung, welche als Bohrung 55 dient, aufgenommen. Wenn die Neigung der Taumelscheibe 45 verändert wird, kommen die Ränder von diagonal gegenüberliegenden Teilen eines kleinen Durchmessers an dem vorderen und dem hinteren Ende der Bohrung 55 in linearen Gleitkontakt mit der Antriebswelle 43.
Weiterhin ist die Momententragfähigkeit des Einfach-Stützmechanismus zur Stützung der in der Kurbelkammer 42 angeordneten Taumelscheibe 45 des Verdichters nach dem Stand der Technik sehr niedrig im Vergleich zu dem eines Doppel-Stützmechanismus, wie er zum Beispiel in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 6-288347 offenbart ist und der aus einem Paar von Stützmechanismen besteht, welche jeweils an den einander gegenüberliegenden Seiten der Antriebswelle angeordnet sind, und wobei ein auf die Oberfläche in Gleitkontakt mit der Antriebswelle 3 wirkender Druck notwendigerweise zunimmt. Dementsprechend entwickeln sich an der Antriebswelle und der die Bohrung 55 definierenden Oberfläche lokale Abrasionserscheinungen, wenn die die Bohrung 55 definierende und in linearem Kontakt mit der Welle 43 stehende Oberfläche wiederholt eine Gleitbewegung über eine relativ große Distanz vollzieht, so dass eine genaue glatte Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 5 nicht erzielt werden kann.
Zwar wird dies in der vorgenannten Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 62-87678 nicht beschrieben, es ist aber sehr schwierig, die Taumelscheibe des Taumelscheibenverdichters mit veränderlichem Verdrängungsvolumen genau bei einem minimalen Neigungswinkel zu halten. Wenn der minimale Neigungswinkel übermäßig klein ist, tritt ein fehlerhafter Ölrücklauf von einem Kältekreis zu dem Verdichter auf, wodurch die Zuverlässigkeit des Kältekreises des Klimasystems verschlechtert wird. Wenn die minimale Neigung übermäßig groß ist, ist das minimale Fördervolumen des Verdichters übermäßig groß, so dass andere Probleme, wie übermäßiges Kühlen eines klimatisierten Raumes und Reifansatz am Verdampfer des Kühlkreises des Klimatisierungssystems auftreten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung liegt also in der Beseitigung der Nachteile, wie sie bei konventionellen Verdichtern der Taumelscheibenbauart mit veränderlichem Verdrängungsvolumen anzutreffen sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verdichters der Taumelscheibenbauart mit veränderlichem Verdrängungsvolumen mit Taumelscheibenstützmitteln mit einem inneren Mechanismus von verbesserter Konstruktion, welche eine glatte Verschiebung einer Taumelscheibe zu gewährleisten und die Lebensdauer der Taumelscheibe und der Antriebswelle zu verlängern vermögen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verdichters in Taumelscheibenbauart mit veränderlichem Verdrängungsvolumen mit Taumelscheibenstützmitteln, welche die Genauigkeit der Einstellung einer Taumelscheibe bei einer minimalen Neigung in einer Kurbelkammer zu verbessern vermögen, ohne dabei Probleme in Hinsicht auf die Montage der Taumelscheibe in der Kurbelkammer aufzuwerfen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verdichters in Taumelscheibenbauart mit veränderlichem Verdrängungsvolumen mit Taumelscheibenstützmitteln, welche mit geringstmöglichen Fertigungskosten herstellbar sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verdichter in Taumelscheibenbauart mit veränderlichem Verdrängungsvolumen bereitgestellt, welcher umfasst:
einen Zylinderblock, welcher eine Mehrzahl von parallelen Zylinderbohrungen aufweist und einen äußeren Rahmen des Verdichters bildet;
ein vorderes Gehäuse, welches in sich eine Kurbelkammer definiert und mit dem Zylinderblock dichtend verbunden ist, um ein offenes vorderes Ende des Zylinderblocks zu schließen;
eine von dem Zylinderblock und dem vorderen Gehäuse drehbar gehaltene Antriebswelle mit einer Achse, um die sich die Antriebswelle drehen kann;
einen fest an der Antriebswelle angeordneten Rotor innerhalb der Kurbelkammer;
ein hinteres Gehäuse, in welchem eine Saugkammer und eine Ausstoßkammer gebildet sind und welches mit dem Zylinderblock dichtend verbunden ist, um ein offenes hinteres Ende des Zylinderblocks zu schließen;
eine Taumelscheibe, welche so an der Antriebswelle angeordnet ist, dass ihr Neigungswinkel verändert werden kann, und welche mit dem Rotor über Gelenkmittel verbunden ist; und
Kolben, welche linear beweglich in den Zylinderbohrungen angeordnet sind und mit der Taumelscheibe in Eingriff stehen;
wobei die Taumelscheibe eine in ihr gebildete Durchgangsbohrung aufweist und wobei ein Hülsenelement zwischen einer Innenwand der Durchgangsbohrung und der Antriebswelle angeordnet ist, so dass es auf der Antriebswelle entsprechend einer Veränderung eines Neigungswinkels der Taumelscheibe axial bewegbar ist, wobei die Taumelscheibe einen Stützbereich aufweist, der an einer die Durchgangsbohrung definierenden Innenfläche in einem Bereich der Durchgangsbohrung gebildet ist, welcher den Gelenkmitteln gegenüberliegt, bezogen auf die Achse der Antriebswelle, und wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe, gestützt von dem Stützbereich, in einem kontrollierten Bereich veränderbar ist und wobei der Stützbereich lokal in Kontakt mit dem Hülsenelement bringbar ist.
Bevorzugt weist die Durchgangsbohrung der Taumelscheibe zwei kontinuierliche, sich auf den axial gegenüberliegenden Seiten des Stützbereichs erstreckende Bohrungsabschnitte auf, welche eine Bewegung der Taumelscheibe zum Verändern ihres Neigungswinkels zulassen, wobei die zwei kontinuierlichen Bohrungsabschnitte der Durchgangsbohrung durch zwei verschiedene Innendurchmesser definiert sind.
Bevorzugt weist die Taumelscheibe einen in der Nähe von einem Ende der Durchgangsbohrung gebildeten Anlagebereich zum Inkontaktbringen mit einem an dem Hülsenelement gebildeten Flansch auf, wobei der Anlagebereich mit solcher Gestalt ausgeführt ist, dass der axiale Abstand zwischen dem Stützbereich und dem Anlagebereich im Wesentlichen unverändert bleibt, unabhängig von der Neigung der Taumelscheibe.
Bevorzugt wird eine der beiden verschiedenen, die beiden Bohrungsabschnitte der Durchgangsbohrung definierenden Innenflächen mit dem Hülsenelement in Kontakt gebracht, um die Bestimmung des minimalen Neigungswinkels der Taumelscheibe zu ergeben.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte zeichnerische Darstellung; in der Zeichnung zeigen:
1 eine im Längsschnitt ausgeführte Darstellung eines Taumelscheibenverdichters mit veränderlichem Verdrängungsvolumen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine querschnittliche Darstellung eines wesentlichen Teils des Verdichters von 1, welche Taumelscheibenstützmittel zeigt, wobei eine Taumelscheibe in einem maximalen Neigungswinkel schräggestellt ist;
3 eine querschnittliche Darstellung des wesentlichen Teils des Verdichters von 1, welche Taumelscheibenstützmittel zeigt, wobei eine Taumelscheibe in einem minimalen Neigungswinkel schräggestellt ist;
4 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer wichtigen Innenkonstruktion der in den 2 und 3 gezeigten Taumelscheibe;
5 eine allgemeine, im Längsschnitt ausgeführte Darstellung eines Taumelscheibenverdichters mit veränderlichem Verdrängungsvolumen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung, ähnlich 2, eines wesentlichen Teils des Verdichters von 5, welche Taumelscheibenstützmittel zeigt, wobei eine Taumelscheibe in einem maximalen Neigungswinkel schräggestellt ist;
7 eine Darstellung, ähnlich 3, eines wesentlichen Teils des Verdichters von 5, welche Taumelscheibenstützmittel zeigt, wobei eine Taumelscheibe in einem minimalen Neigungswinkel schräggestellt ist;
8 eine vergrößerte querschnittliche Darstellung einer wichtigen Innenkonstruktion der in den 6 und 7 gezeigten Taumelscheibe;
9 eine querschnittliche Darstellung eines wesentlichen Teils des Verdichters von 5, die hilfreich ist, um einen Montagevorgang zur Montage eines in den Taumelscheibenstützmitteln inkorporierten Gelenkmechanismus zu erläutern;
10 eine schematische Darstellung, welche hilfreich ist, um die Verschiebung eines in der Taumelscheibe gebildeten Stützbereichs relativ zu einer Hülse in dem Verdichter von 5 zu erläutern; und
11 eine querschnittliche Darstellung von Taumelscheibenstützmitteln, welche in einem Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach dem Stand der Technik enthalten sind.
Es sei angemerkt, dass in der Zeichnung gleiche oder einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, gemäß welcher ein Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen in Einklang mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Zylinderblock 1, ein vorderes Gehäuse 2, welches mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 hermetisch verbunden ist, und ein hinteres Gehäuse 3, welches mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 hermetisch verbunden ist, wobei eine Ventilplatte 4 zwischen dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 und dem hinteren Gehäuse 3 gehalten ist. Eine Antriebswelle 6, welche eine Längsachse aufweist, ist in einer durch den Zylinderblock 1 und das vordere Gehäuse 2 definierten Kurbelkammer 5 angeordnet und durch Wälzlager 7a und 7b um ihre Drehachse drehbar gelagert. Der Zylinderblock 1 weist eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 8 auf, welche in Winkelabständen um die Antriebswelle 6 herum angeordnet sind. In den Zylinderbohrungen 8 sind jeweils hin- und hergehende Kolben 9 gleitbeweglich angeordnet.
In der Kurbelkammer 5 ist ein Rotor 10 an der Antriebswelle 6 fest angeordnet, wobei ein geeignetes Lager 19 zwischen dem Rotor 10 und dem vorderen Gehäuse 2 angeordnet ist, und eine mit einer Durchgangsbohrung 20 versehene Taumelscheibe 11 ist in einem Bereich der Antriebswelle 6 hinter dem Rotor 10 angeordnet, wobei die Antriebswelle 6 sich durch die Durchgangsbohrung 20 hindurch erstreckt. Zwischen der Bohrungsinnenfläche der Durchgangsbohrung 20 und der Antriebswelle 6 ist eine Hülse 18 angeordnet. Die Hülse 18 bildet Taumelscheibenstützmittel zur Stützung der Taumelscheibe 11 in Kombination mit einem Gelenkmechanismus, worauf später noch eingegangen werden wird.
Die Durchgangsbohrung 20 der Taumelscheibe 11 weist die Gestalt eines länglichen gekrümmten Lochs auf, welches der Taumelscheibe 11 eine Drehbewegung um eine Drehachse Y, die sich in einem Taumelscheibenbereich außerhalb der Hülse 18 auf einer dem Gelenkmechanismus K gegenüberliegenden Seite erstreckt, bezogen auf die Längsachse der Antriebswelle 6, erlaubt, um ihren Neigungswinkel von einer Ebene senkrecht zu der Achse der Antriebswelle 6 in einem vollkommen kontrollierten Bereich zu verändern. Wie am besten aus 4 ersichtlich, ist die Innenfläche der Durchgangsbohrung 20 lokal in Kontakt mit dem Außenumfang der Hülse 18, um die radiale Position der Taumelscheibe 11 zu bestimmen. Im Besonderen ist ein Stützbereich 20a gebildet, der die Gestalt eines kleinen Kreisbogens aufweist, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse "Y" liegt, um die radiale Position der Taumelscheibe 11 in einer Ebene, welche die Achse der Antriebswelle 6 und den oberen Totpunkt der Taumelscheibe 11 einschließt, zu bestimmen. Eine Innenfläche 20b der gekrümmten Durchgangsbohrung 20 auf der Seite eines minimalen Neigungswinkels ist mit einem Randwinkel è₁ im Bereich von 10° bis 15° gebildet, und ein Innenumfang 20c der gekrümmten Durchgangsbohrung 20 auf der Seite des maximalen Neigungswinkels ist mit einem Randwin kel è₂ im Bereich von 1° bis 2° gebildet, um die Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 11 zwischen einem minimalen Neigungswinkel und einem maximalen Neigungswinkel zu gewährleisten. Ebene Innenflächen 20d werden notwendigerweise in einander gegenüberliegenden Endbereichen der Durchgangsbohrung 20 der Taumelscheibe 11 gebildet, wenn das längliche, gekrümmte Loch durch mechanische Bearbeitung gebildet wird. Die ebenen Innenflächen 20d unterdrücken unerwünschtes Spiel der Taumelscheibe 11.
Die Hülse 18 weist an ihrem vorderen Ende einen Flansch 18a auf. Eine gewundene Feder 12 erstreckt sich zwischen Rotor 10 und Hülse 18, um die Hülse 18 elastisch nach hinten vorzuspannen, um den Flansch 18a in Kontakt mit einem Anlagebereich 11a der vorderen Endfläche der Taumelscheibe 11 zu halten, so dass die Hülse 18 auf der Antriebswelle 6 entsprechend der Änderung der Neigung der Taumelscheibe 11 verschoben wird.
Wie in 1 gezeigt, sind halbkugelförmige Schuhe 14, d. h. Komponenten eines Kopplungsmechanismus an der Peripherie der Taumelscheibe 11 angeordnet, wobei die halbkugelförmigen Oberflächen der Schuhe 14 mit in den Kolben 9 gebildeten kugeligen Lagerflächen in Eingriff stehen. Die mehreren, auf diese Weise mit der Taumelscheibe 11 in Eingriff stehenden Kolben 9 sind in den jeweiligen Zylinderbohrungen 8 axial gleitbeweglich angeordnet, so dass sie eine Hin- und Herbewegung ausführen können.
Ein Halter 15, d. h. eine der Komponenten des Gelenkmechanismus K, steht von der vorderen Oberfläche der Taumelscheibe 11 vor. Ein Führungsstift 16 weist ein Basisende auf, welches mit dem Halter 15 fest verbunden ist, und ein freies Ende, welches eine Kugel 16a aufweist. Ein Stützarm 17, d. h. eine wei tere Komponente des Gelenkmechanismus K, steht parallel zur Achse der Antriebswelle 6 von einem oberen Bereich der hinteren Oberfläche des Rotors 10 vor, so dass er dem Führungsstift 16 gegenüberliegt. Ein Führungsloch 17a ist in einem freien Endbereich des Stützarms 17 gebildet, so dass es sich schräg nach hinten und in Richtung der Achse der Antriebswelle 6 parallel zu einer von der Achse der Antriebswelle 6 und dem oberen Totpunkt der Taumelscheibe 11 definierten Ebene erstreckt. Die Mittelachse des so geneigten Führungslochs 17a ist so bestimmt, dass der obere Totpunkt jedes Kolbens 9 sich im Wesentlichen nicht ändert, während der Neigungswinkel der Taumelscheibe, deren Bewegungsfreiheit durch die in dem Führungsloch 17a angeordnete Kugel 16a eingeschränkt ist, verändert wird.
Ein Raum in dem hinteren Gehäuse 3 ist in eine Saugkammer 30 und eine Ausstoßkammer 31 unterteilt. Die Ventilplatte 4 ist mit Saugöffnungen 32 und Ausstoßöffnungen 33, jeweils korrespondierend zu den Zylinderbohrungen 8, versehen. Eine zwischen der Ventilplatte 4 und jedem Kolben 9 gebildete Kompressionskammer steht mit der Saugkammer 30 und der Ausstoßkammer 31 über die entsprechende Saugöffnung 32 bzw. die entsprechende Ausstoßöffnung 33 in Verbindung. Jede Saugöffnung 32 ist mit einem hier nicht gezeigten Saugventil von bekannter Bauart zum Öffnen und Schließen jeder Saugöffnung 32 entsprechend der Hin- und Herbewegung des Kolbens 9 versehen, und jede Ausstoßöffnung 33 ist mit einem hier nicht gezeigten Ausstoßventil von bekannter Bauart zum Öffnen und Schließen der Ausstoßöffnung 33 entsprechend der Hin- und Herbewegung des Kolbens 9 versehen. Der Öffnungshub des Ausstoßventils ist durch einen Begrenzer 34 begrenzt. Das hintere Gehäuse 3 ist mit einem hier nicht gezeigten Kontrollventil zum Regulieren des Drucks der Kurbelkammer 5 versehen.
Der so konstruierte Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen beginnt seinen Kältemittelkompressionsvorgang, wenn die Antriebswelle 6 durch eine externe Kraft zu einer Drehbewegung angetrieben wird. Die Taumelscheibe 11 dreht sich durch den Rotor 10 gemeinsam mit der Antriebswelle 6, und dementsprechend werden die Kolben 9 über die Schuhe 14 zu einer Hin- und Herbewegung in den entsprechenden Zylinderbohrungen 8 angetrieben, um ein Kältemittelgas aus der Saugkammer 30 in die Kompressionskammer zu saugen, das Kältemittelgas zu komprimieren und das komprimierte Kältemittelgas in die Ausstoßkammer 31 auszustoßen. Der Ausstoß des Kältemittelgases aus den Zylinderbohrungen 8 in die Ausstoßkammer 31 wird durch das Kontrollventil über den in der Kurbelkammer 5 herrschenden Druck reguliert.
Wenn das Kontrollventil so betrieben wird, dass der Druck in der Kurbelkammer 5 im in 2 gezeigten Zustand erhöht wird, steigt der auf die Kolben 9 wirkende Rückdruck und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 verkleinert sich. Dementsprechend dreht sich die Kugel 16a des Führungsstiftes 16 des Gelenkmechanismus K im Gegenuhrzeigersinn in dem Führungsloch 17a und gleitet entlang dem Führungsloch 17a in Richtung der Achse der Antriebswelle 6, und der die Gestalt eines Kreisbogens aufweisende Stützbereich 20a der Taumelscheibe 11 dreht sich um die Drehachse Y an der Hülse 18, d. h. einer Komponente der Taumelscheibenstützmittel, und bewegt sich nach hinten, parallel zur Achse der Antriebswelle 6. Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 von dem in 2 gezeigten Zustand auf den Neigungswinkel in dem in 3 gezeigten Zustand verringert, wobei der Hub der Kolben 9 und damit auch die Förderleistung des Verdichters entsprechend verringert werden.
Wenn das Kontrollventil so betrieben wird, dass der Druck in der Kurbelkammer 5 im in 3 gezeigten Zustand erniedrigt wird, nimmt der auf die Kolben 9 wirkende Rückdruck ab und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 vergrößert sich. Folglich dreht sich die Kugel 16a des Führungsstiftes 16 des Gelenkmechanismus K im Uhrzeigersinn in dem Führungsloch 17a und gleitet entlang dem Führungsloch 17a von der Achse der Antriebswelle 6 weg, und der die Gestalt eines Kreisbogens aufweisende Stützbereich 20a der Taumelscheibe 11 dreht sich an der Hülse 18 und bewegt sich parallel zur Achse der Antriebswelle 6. Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 von dem in 3 gezeigten Zustand auf den Neigungswinkel in dem in 2 gezeigten Zustand vergrößert, wobei der Hub der Kolben 9 und damit auch die Förderleistung des Verdichters entsprechend vergrößert werden.
Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 wird also durch den Betrieb des Kontrollventils entsprechend der detektierten Wärmelast auf einem Kältekreis kontrolliert. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 verändert wird, bewegt sich der Stützbereich 20a in der Durchgangsbohrung 20 parallel zur Achse unter Beibehaltung des Kontaktes zur Hülse 18, wie im Vorstehenden erwähnt, und die durch die Elastizität der gewundenen Feder 12 mit der Taumelscheibe 11 in Kontakt gehaltene Hülse 18 bewegt sich, der Bewegung der Taumelscheibe 11 folgend, axial auf der Antriebswelle 6. Folglich ist die tatsächliche Distanz, über die der Stützbereich 20a eine Gleitbewegung vollzieht, eine sehr kleine Verschiebung des Stützbereichs 20a relativ zu der Hülse 18 in Anlage mit dem Anlagebereich 11a, d. h. die Differenz (D – d) aus einer axialen Distanz D zwischen dem Anlagebereich 11a und dem Stützbereich 20a, wenn die Taumelscheibe 11 sich in der maximalen Schrägstellung befindet, wie in 3 gezeigt, und einer axialen Distanz d zwischen dem Anlagebereich 11a und dem Stützbereich 20a, wenn die Taumelscheibe 11 sich in der Position des minimalen Neigungswinkel befindet, wie in 2 gezeigt. Deshalb kann die Abrasion durch Reibung der Hülse 18 und des Stützbereichs 20a in Gleitkontakt mit der Hülse 18 und die der Antriebswelle 6 in Oberflächenkontakt mit der Hülse 18 effektiv verhindert werden, so dass die glatte neigungsverändernde Bewegung der Taumelscheibe 11 gewährleistet werden kann.
Bei den Taumelscheibenstützmitteln gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommt die Bodenfläche einer in der Taumelscheibe 11 am hinteren Ende der Durchgangsbohrung 20 gebildeten Senkbohrung 11b mit einem Schnappring 13 (1), der auf die Antriebswelle 6 aufgeschnappt ist, in Anlage, um die minimale Schrägstellung der Taumelscheibe 11 zu bestimmen, wie am besten aus 3 ersichtlich.
Ein vordere Endfläche 11c, welche in einem unteren Bereich der Taumelscheibe 11 mit einer Neigung zur vorderen und hinteren Oberfläche der Taumelscheibe 11 gebildet ist, kommt in engen Kontakt mit der hinteren Endflä che 10a des Rotors 10, um den maximalen Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 zu bestimmen, wie am besten aus 2 ersichtlich.
Wie im Vorstehenden erwähnt, schließt der Gesamtdrehwinkel der Taumelscheibe 11 relativ zu der Hülse 18 zwischen einer Stellung, welche zu dem minimalen Neigungswinkel korrespondiert, und einer Stellung, welche zu dem maximalen Neigungswinkel korrespondiert, die Randwinkel è₁ und è₂ ein. Im Besonderen ermöglicht der Randwinkel è₁ (10° bis 15°) für den minimalen Neigungswinkel eine große Erleichterung des Arbeitsvorgangs des Einführens der Kugel 16a in die Führungsloch 17a, wenn die Taumelscheibe 11 in die Kurbelkammer 5 platziert wird, und trägt zur Vereinfachung der Montagearbeiten bei.
Die Differenz (D – d) kann im Wesentlichen auf Null reduziert werden, wenn die Gestalt des Anlagebereichs 11a so ausgebildet ist, dass die axiale Distanz "D" zwischen dem mit dem Flansch 18a der Hülse 18 in Kontakt gehaltenen Anlagebereich 11a der Taumelscheibe 11 und dem Stützbereich 20a der Taumelscheibe 11, wenn die Taumelscheibe 11 den minimalen Neigungswinkel innehat, wie in 3 gezeigt, annähernd gleich der axialen Distanz "d" zwischen denselben ist, wenn die Taumelscheibe den maximalen Neigungswinkel innehat, wie in 2 gezeigt, indem zum Beispiel die Neigung des Anlagebereichs 11a gegenüber dem Außenumfang der Taumelscheibe 11 auf rechnerischem Weg richtig bestimmt wird. Wenn die Differenz (D – d) im Wesentlichen Null ist, kann die Gleitbewegung des Stützbereichs 20a relativ zu der Hülse 18 auf eine vernachlässigbare Größe verringert werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform vollzieht die Hülse 18 eine Gleitbewegung auf der Antriebswelle 6 infolge der Bewegung der Taumelscheibe 11 in einem Bereich, der dem gesamten Änderungsbereich der Neigung der Taumelscheibe 11 entspricht. Die Gleitbewegung der Hülse 18 entlang der Antriebswelle 6, hervorgerufen durch die Bewegung der Taumelscheibe 11 in Richtung der der Position des minimalen Neigungswinkels entsprechenden Position, kann aber durch den mit der Antriebswelle 6 fest verbundenen Schnappring 13 begrenzt werden, und die dem minimalen Neigungswinkel entsprechende Position der Taumelscheibe 11 kann durch ein geeignetes, zwischen Zylinderblock 1 und Taumelscheibe 11 angeordnetes Begrenzerteil, zum Beispiel durch einen von dem Zylinderblock 1 vorstehenden Vorsprung, bestimmt werden.
Das Vorspannmittel, d. h. die gewundene Feder 12, zum Ausüben einer Kraft auf die Hülse 18, um die Hülse 18 zu einer Bewegung in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Taumelscheibe 11 zu veranlassen, kann entweder auf der Vorderseite oder auf der Hinterseite der Hülse 18 angeordnet sein. Die gewundene Feder 12 kann weggelassen werden, wenn ein Paar von Schnappringen mit dem vorderen und dem hinteren Endbereich der Hülse 18 verbunden werden, so dass sie mit dem vorderen bzw. hinteren Ende der Taumelscheibe 11 derart in Eingriff stehen, dass die Hülse 18 als Antwort auf eine Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 11 eine Bewegung auf der Antriebswelle 6 vollzieht.
Bei den Taumelscheibenstützmitteln für den Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen gemäß den 1 bis 4 wird zwar ein Moment, welches von einer Reaktionskraft erzeugt wird, die durch Druckwirkung entsteht und Neigung der Taumelscheibe bewirkt, von der Hülse in Kontakt mit dem Stützbereich der Taumelscheibe getragen, die Hülse bewegt sich jedoch axial auf der Antriebswelle in Abhängigkeit von der Bewegung des Stützbereichs der Taumelscheibe, während der Neigungswinkel der Taumelscheibe verändert wird, so dass die wesentliche Verschiebung des Stützbereichs in Gleitbewegung relativ zu der Hülse auf eine sehr kurze Distanz reduziert wird. Deshalb kann die Abrasion durch Reibung des Stützbereichs und der Hülse und die Abrasion der Antriebswelle infolge des Gleitens der Hülse in Oberflächenkontakt mit der Antriebswelle effektiv verhindert werden, so dass eine glatte Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe sicher erzielt werden kann.
Bei dem Verdichter, welcher den Einfach-Gelenkmechanismus verwendet, wird zwar ein recht großes Moment um die Drehachse Y, um die sich die Taumelscheibe zum Verändern ihrer Neigung dreht, und um die Achse der Antriebswelle 6 in einer Richtung senkrecht zur Achse der Antriebswelle 6 erzeugt; dennoch kann die Abrasion des Seitenrandes der Taumelscheibe und eines Bereichs der Hülse in Kontakt mit dem Seitenrand der Taumelscheibe verhindert werden.
Ein Taumelscheibenverdichter mit variablem Verdrängungsvolumen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 beschrieben, wobei Teile, welche mit den in den 1 bis 4 gezeigten Teilen identisch sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es wird nun speziell auf 5 Bezug genommen, gemäß welcher der Verdichter in Einklang mit der zweiten Ausführungsform – bis auf seine Taumelscheibenstützmittel – konstruktionsmäßig im Wesentlichen identisch ist mit dem Verdichter gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Was die Beschreibung des internen Mechanismus des Verdichters gemäß der zweiten Ausführungsform – bis auf die Taumelscheibenstützmittel – anbelangt, wird deshalb auf die Beschreibung des internen Mechanismus des im Vorstehenden beschriebenen Verdichters verwiesen, d. h. es wird auf die Beschreibung des internen Mechanismus des Verdichters gemäß der zweiten Ausführungsform – bis auf die Taumelscheibenstützmittel – verzichtet, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die Taumelscheibenstützmittel des Verdichters gemäß der zweiten Ausführungsform sind nicht mit einem dem in der ersten Ausführungsform verwendeten Schnappring 13 (1) entsprechenden Element zum Bestimmen der minimalen Schrägstellung der Taumelscheibe 1 auf einer Antriebswelle 6 vorgesehen. Die Gestalt einer länglichen gekrümmten Bohrung, welche eine Durchgangsbohrung 20 bildet, unterscheidet sich von der länglichen gekrümmten Bohrung der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform ist eine Innenfläche der Durchgangsbohrung 20 so ausgebildet, dass sie einen minimalen Neigungswinkel einer Taumelscheibe 11 mit hoher Genauigkeit bestimmt, wenn diese Innenfläche mit einer Hülse 18 in Kontakt gebracht wird. Beim Herausziehen der Hülse bildet sich zwischen der Innenfläche der Durchgangsbohrung 20 und der Antriebswelle ein großer Zwischenraum. Der große Zwischenraum erlaubt einer Taumelscheibe die zum Koppeln eines Gelenkmechanismus mit der Taumelscheibe erforderliche Schrägstellung in der entgegengesetzten Richtung, so dass bei der Montage des Verdichters die Taumelscheibe 11 glatt in einer Kurbelkammer 5 angeordnet werden kann.
Es wird nun auf die 5 und 8 Bezug genommen, gemäß welchen die Durchgangsbohrung 20 der Taumelscheibe 11 die Gestalt einer länglichen, gekrümmten Bohrung aufweist, welche der Taumelscheibe 11 eine Drehbewegung um eine Drehachse "Y", die sich in einem Taumelscheibenbereich außerhalb der Hülse 18 auf einer einem Gelenkmechanismus "K" gegenüberliegenden Seite erstreckt, bezogen auf die Längsachse der Antriebswelle 6, erlaubt, um ihre Neigung in einem vollkommen kontrollierten Bereich zu verändern.
Wie am besten aus 8 ersichtlich, ist die Innenfläche der Durchgangsbohrung 20 lokal in Kontakt mit dem Außenumfang der Hülse 18, um die radiale Position der Taumelscheibe 11 zu bestimmen. Im Besonderen ist ein Stützbereich 20a gebildet, der die Gestalt eines kleinen Kreisbogens aufweist, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse "Y" liegt, um die radiale Position der Taumelscheibe 11 in einer Ebene, welche die Achse der Antriebswelle 6 und den oberen Totpunkt der Taumelscheibe 11 einschließt, zu bestimmen. Eine Innenfläche 20b der gekrümmten Durchgangsbohrung 20 bestimmt einen minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe 11, wenn dieselbe mit der Hülse 18 in Kontakt gebracht wird. Ein Innenumfang 20c der gekrümmten Durchgangsbohrung 20 ist so ausgebildet, dass ein Freiwinkel è zwischen der Innenfläche 20c des gekrümmten Durchgangslochs 20 und der Hülse 18 gebildet wird, um störende Beeinflussung zwischen Taumelscheibe 11 und Hülse 18 zu vermeiden, wenn die Taumelscheibe 11 in ihrer maximalen Schrägstellung schräggestellt ist, wobei eine in einem unteren Bereich des vorderen Endes der Taumelscheibe 11 gebildete Kontaktoberfläche mit einer hinteren Fläche 10a eines Rotors 10 in Kontakt ist. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 weist die Durchgangsbohrung 20 ebene Innenflächen 20d auf, welche in einander gegenüberliegenden Endbereichen derselben gebildet sind. Die Taumelscheibe 11 gemäß der zweiten Ausführungsform weist keine Senkbohrung auf, welche der am hinteren Ende der Taumelscheibe 11 gemäß der ersten Ausführungsform gebildeten Senkbohrung 11b entspricht.
Die Hülse 18 weist an ihrem vorderen Ende einen Flansch 18a auf. Eine gewundene Feder 12 erstreckt sich zwischen Rotor 10 und Hülse 18, um die Hülse 18 elastisch nach hinten vorzuspannen, um den Flansch 18a in Kontakt mit einem Anlagebereich 11a der vorderen Endfläche der Taumelscheibe 11 zu halten, so dass die Hülse 18 auf der Antriebswelle 6 entsprechend der Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 11 verschoben wird.
Ein Halter 15, d. h. eine der Komponenten des Gelenkmechanismus K, steht von der vorderen Oberfläche der Taumelscheibe 11 vor. Ein Führungsstift 16 weist ein Basisende auf, welches mit dem Halter 15 fest verbunden ist, und ein freies Ende, welches eine Kugel 16a aufweist.
Ein Stützarm 17, d. h. eine weitere Komponente des Gelenkmechanismus K, steht parallel zur Achse der Antriebswelle 6 von einem oberen Bereich der hinteren Oberfläche des Rotors 10 vor, so dass er dem Führungsstift 16 gegenüberliegt. Ein Führungsloch 17a ist durch einen freien Endbereich des Stützarms 17 gebildet, und zwar so, dass es sich schräg nach hinten und in Richtung der Achse der Antriebswelle 6 parallel zu einer von der Achse der An triebswelle 6 und dem oberen Totpunkt der Taumelscheibe 11 definierten Ebene erstreckt. Die Mittelachse des so geneigten Führungslochs 17a ist so bestimmt, dass der obere Totpunkt jedes Kolbens 9 sich im Wesentlichen nicht ändert, während der Neigungswinkel der Taumelscheibe, deren Bewegungsfreiheit durch die in dem Führungsloch 17a angeordnete Kugel 16a eingeschränkt ist, verändert wird.
Der so konstruierte Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen beginnt seinen Kältemittelkompressionsvorgang, wenn die Antriebswelle 6 durch eine externe Kraft zu einer Drehbewegung angetrieben wird. Die Taumelscheibe 11 dreht sich durch den Rotor 10 gemeinsam mit der Antriebswelle 6, und dementsprechend werden die Kolben 9 über Schuhe 14 zu einer Hin- und Herbewegung in den entsprechenden Zylinderbohrungen 8 angetrieben, um ein Kältemittelgas aus einer Saugkammer 30 in eine Kompressionskammer zu saugen, das Kältemittelgas zu komprimieren und das komprimierte Kältemittelgas in eine Ausstoßkammer 31 auszustoßen. Der Ausstoß des Kältemittelgases in die Ausstoßkammer 31 wird durch ein Kontrollventil über den in der Kurbelkammer 5 herrschenden Druck reguliert.
Wenn das Kontrollventil so betrieben wird, dass der Druck in der Kurbelkammer 5 im in 6 gezeigten Zustand erhöht wird, steigt der auf die Kolben 9 wirkende Rückdruck und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 verkleinert sich. Dementsprechend dreht sich die Kugel 16a des Führungsstiftes 16 des Gelenkmechanismus K im Gegenuhrzeigersinn in dem Führungsloch 17a und gleitet entlang dem Führungsloch 17a in Richtung der Achse der Antriebswelle 6, und der die Gestalt eines Kreisbogens aufweisende Stützbereich 20a der Taumelscheibe 11 dreht sich um die Drehachse Y an der Hülse 18, d. h. einer Komponente der Taumelscheibenstützmittel, und bewegt sich nach hinten, parallel zur Achse der Antriebswelle 6. Auf diese Weise wird die Neigung der Taumelscheibe 11 von dem in 6 gezeigten Zustand auf die Neigung in dem in 7 gezeigten Zustand verringert, wobei der Hub der Kolben 9 und damit auch die Förderleistung des Verdichters entsprechend verringert werden.
Wenn das Kontrollventil so betrieben wird, dass der Druck in der Kurbelkammer 5 im in 7 gezeigten Zustand erniedrigt wird, nimmt der auf die Kolben 9 wirkende Rückdruck ab und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 vergrößert sich. Folglich dreht sich die Kugel 16a des Führungsstiftes 16 des Gelenkmechanismus "K" im Uhrzeigersinn in dem Führungsloch 17a und gleitet entlang dem Führungsloch 17a von der Achse der Antriebswelle 6 weg, und der die Gestalt eines Kreisbogens aufweisende Stützbereich 20a der Taumelscheibe 11 dreht sich an der Hülse 18 und bewegt sich parallel zur Achse der Antriebswelle 6. Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 von dem in 7 gezeigten Zustand auf den Neigungswinkel im in 6 gezeigten Zustand vergrößert, wobei der Hub der Kolben 9 und damit auch die Förderleistung des Verdichters entsprechend vergrößert werden.
Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 11 wird also durch den Betrieb des Kontrollventils entsprechend der detektierten Wärmelast auf einem Kältekreis kontrolliert. Wenn sich die Neigung der Taumelscheibe 11 verändert, bewegt sich der Stützbereich 20a in der Durchgangsbohrung 20 parallel zur Achse unter Beibehaltung des Kontaktes zur Hülse 18, wie im Vorstehenden erwähnt, und die durch die Elastizität der gewundenen Feder 12 mit der Taumelscheibe 11 in Kontakt gehaltene Hülse 18 bewegt sich, der Bewegung der Taumelscheibe 11 folgend, axial auf der Antriebswelle 6. Folglich ist die tatsächliche Distanz, über die der Stützbereich 20a eine Gleitbewegung vollzieht, eine sehr kleine Verschiebung des Stützbereichs 20a relativ zu der Hülse 18 in Anlage mit dem Anlagebereich 11a, d. h. die Differenz (D – d) aus einer axialen Distanz D zwischen dem Anlagebereich 11a und dem Stützbereich 20a, wenn die Taumelscheibe 11 im maximalen Neigungswinkel schräggestellt ist, wie in
7 gezeigt, und einer axialen Distanz d zwischen dem Anlagebereich 11a und dem Stützbereich 20a, wenn die Taumelscheibe 11 im minimalen Neigungswinkel schräggestellt ist, wie in 6 gezeigt. Deshalb kann die Abrasion durch Reibung der Hülse 18 und des Stützbereichs 20a in Gleitkontakt mit der Hülse 18 und die der Antriebswelle 6 in Oberflächenkontakt mit der Hülse 18 effektiv verhindert werden, so dass die glatte neigungsverändernde Bewegung der Taumelscheibe 11 gewährleistet werden kann.
Die Distanz, um die der Stützbereich 20a relativ zur Hülse 18 gleitet, kann auf eine im Wesentlichen vernachlässigbare Größe reduziert werden, wenn die Gestalt des Anlagebereichs 11a so ausgebildet ist, dass die axiale Distanz "D" zwischen dem Anlagebereich 11a und dem Stützbereich 20a in dem in 7 gezeigten Zustand, wo die Neigung der Taumelscheibe 11 annähernd gleich der axialen Distanz "d" zwischen dem Anlagebereich 11a und dem Stützbereich 20a in dem in 6 gezeigten Zustand, wo die Taumelscheibe 11 die maximale Schrägstellung innehat, oder wenn die Länge rè eines Kreisbogens, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse Y liegt, wie in 10 gezeigt, gleich der Differenz (D – d) ist.
In Hinsicht darauf, die Taumelscheibe 11 mit hoher Genauigkeit bei der minimalen Schrägstellung zu halten, ist es sehr wichtig, dass die Taumelscheibe 11 bei der zu dem minimalen Neigungswinkel korrespondierenden Position, welche das minimale Fördervolumen des Verdichters bestimmt, durch die Anlage der Innenfläche 20b der die Gestalt einer länglichen gekrümmten Bohrung aufweisenden Durchgangsbohrung 20 mit dem Außenumfang der Hülse 18 positioniert wird. Das heißt, die Genauigkeit der minimalen Neigung hängt nur von zwei Faktoren ab, nämlich der Genauigkeit eines Winkels zwischen einer effektiven Ebene der Taumelscheibe 11, d. h. der Außenumfangsebene der Taumelscheibe 11, welche über Schuhe 14 mit den Kolben 9 verbunden ist, und der Innenfläche 20b, und einem Zwischenraum zwischen dem Außenumfang der Antriebswelle 6 und dem Innenumfang der auf der Antriebswelle 6 angeordneten Hülse 18. Bei dem erfindungsgemäßen Verdichter erfährt der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe keine störende Beeinflussung durch den komplizierten kombinierten Effekt von Toleranzen in den Abmessungen vieler Komponenten, einschließlich des Rotors 10, des Gelenkmecha nismus K und des auf die Antriebswelle 6 aufgeschnappten Schnapprings, und zulässigen Abweichungen dieser Komponenten von korrekten Positionen, was zur Folge hat, dass der Bearbeitungsvorgang zum Herstellen der Komponenten und die Montagearbeit zum Zusammenbau des Verdichters gemäß der zweiten Ausführungsform vereinfacht werden können.
Beachtenswert ist, dass die Hülse 18, welche zwischen der Durchgangsbohrung 20 der Taumelscheibe 11 und der Antriebswelle 6 als Mittel zur Verhütung der Abrasion der Oberfläche, welche die Durchgangsbohrung 20 und die Antriebswelle 6 definiert, angeordnet ist, eine wichtige und wirksame Rolle bei der Kopplung der Komponenten eines Gelenkmechanismus K, d. h. des integral mit dem Rotor 10 gebildeten Stützarms 17 und des integral mit der Taumelscheibe 11 gebildeten Halters 15, mit dem Führungsstift 16 spielt.
Aus 9 ist ersichtlich, dass die Taumelscheibe 11 in die entgegengesetzte Richtung, d. h. in eine Richtung, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der die Taumelscheibe 11 normalerweise geneigt ist, gedreht werden muss, und zwar über eine einer Neigung von 0° entsprechenden Position hinaus, wenn die Kugel 16a des Führungsstiftes 16 in das Führungsloch 17a des Stützarms 17 des Gelenkmechanismus K eingeführt wird, so dass der Führungsstift 16 dem Außenumfang der Antriebswelle 6 angenähert wird.
9 zeigt den Zustand unmittelbar vor Einführung des Führungsstiftes 16 in das Führungsloch 17a, wobei die Hülse 18 in Richtung des Rotors 10 aus ihrer Arbeitsposition heraus gezogen ist, um einen großen Raum sicherzustellen, der zu dem Volumen der Hülse 18 zwischen der Durchgangsbohrung 20 und der Antriebswelle 6 korrespondiert. Insbesondere erlaubt ein großer Raum zwischen der Innenfläche 20b und der Antriebswelle 6, die zum Einführen des Führungsstiftes 16 in das Führungsloch 17a notwendige Schrägstellung der Taumelscheibe 11 in der entgegengesetzten Richtung.
Die gewundene Feder 12 zum Aufbringen einer elastischen Kraft auf die Hülse 18, um die Hülse 18 zu veranlassen, der Bewegung der Taumelschei be 11 zum Verändern ihrer Neigung zu folgen, kann an der Vorderseite oder an der Hinterseite der Hülse 18 angeordnet sein. Wenn die gewundene Feder 12 sich zwischen Rotor 10 und Hülse 18 erstreckt, wie in 5 gezeigt, kann die Hülse 18 durch die Elastizität der gewundenen Feder 12 sehr glatt in die Durchgangsbohrung 20 geschoben werden, wenn die aus ihrer Arbeitsposition herausgezogene und außerhalb derselben gehaltene Hülse nach Beendigung der Kopplung des Halters 15 und des Stützarms 17 des Gelenkmechanismus K freigegeben wird.
Zwar ist in der zweiten Ausführungsform die Verbindungsanordnung des Gelenkmechanismus K durch den direkten Eingriff der Kugel 16a des Führungsstiftes 16 mit dem Führungsloch 17 gebildet; es ist jedoch auch möglich, die Verbindungsanordnung zum Beispiel durch eine zwischen der Kugel 16a und dem Führungsloch 17 angeordnete Buchse mit Schuhen zu bilden, unter der Voraussetzung, dass der Führungsstift glatt mit befriedigender Genauigkeit bewegt werden kann, wenn die Neigung der Taumelscheibe, gestützt durch die Taumelscheibenstützmittel, einschließlich der Hülse 18, verändert wird.
Die Anordnung zum Positionieren der Taumelscheibe 11 bei der maximalen Schrägstellung ist nicht unbedingt auf die im Vorstehenden beschriebene Anordnung begrenzt, bei der die Taumelscheibe 11 durch die Anlage einer vorderen Endfläche 11c der Taumelscheibe 11 mit der hinteren Endfläche 10a des Rotors 10 bei dem maximalen Neigungswinkel positioniert wird. Der Freiwinkel è zwischen der Innenfläche 20c der gekrümmten Durchgangsbohrung 20 und der Hülse 18 kann auf Null reduziert werden, und das Positionieren der Taumelscheibe 11 bei dem maximalen Neigungswinkel kann – ähnlich wie bei der Positionierung bei der minimalen Schrägstellung – durch Inkontaktbringen der Innenfläche 20c mit der Hülse 18 erzielt werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Taumelscheibenstützmittel des Taumelscheibenverdichters mit veränderlichem Verdrängungsvolumen gemäß der zweiten Ausführungsform ähnlich derjenigen des Taumel scheibenverdichters mit veränderlichem Verdrängungsvolumen gemäß der ersten Ausführungsform die glatte neigungsverändernde Bewegung der Taumelscheibe gewährleistet, die Abrasion der Komponenten, einschließlich der Taumelscheibe, der Hülse und der Antriebswelle, effektiv verhindert und die folgenden zusätzlichen Vorteile bereitstellt.
Durch das Positionieren der Taumelscheibe bei dem minimalen Neigungswinkel durch die Anlage der Innenfläche der die Durchgangsbohrung bildenden länglichen gekrümmten Bohrung mit der Hülse ist die Zahl der Faktoren, die an der Bestimmung der Genauigkeit des minimalen Neigungswinkels beteiligt sind, sehr klein. Die minimale Schrägstellung kann deshalb mit großer Genauigkeit bestimmt und folglich eine hochgenaue minimale Förderleistung des Verdichters gewährleistet werden.
Der durch Herausziehen der Hülse aus der Durchgangsbohrung der Taumelscheibe zwischen der Durchgangsbohrung und der Antriebswelle sichergestellte Raum erlaubt die zum Verbinden der Taumelscheibe mit dem Gelenkmechanismus erforderliche Neigung der Taumelscheibe in der entgegengesetzten Richtung, wenn die Taumelscheibe in der Kurbelkammer angeordnet wird. Deshalb kann sowohl die Bestimmung des minimalen Neigungswinkels der Taumelscheibe durch die Durchgangsbohrung wie auch die zur Verdichtermontage erforderliche Neigung der Taumelscheibe in der entgegengesetzten Richtung leicht erzielt werden.
Die Erfindung wurde in Zusammenhang mit der Beschreibung der zwei Ausführungsformen beschrieben; es versteht sich jedoch, dass für den Fachmann zahlreiche Variationen und Modifikationen möglich sind, ohne den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, zu verlassen.
LISTE DER BEZUGSZIFFERN UND BEZUGSZEICHEN

1: Zylinderblock
2: vorderes Gehäuse
3: hinteres Gehäuse
5: Kurbelkammer
6: Antriebswelle
8: Zylinderbohrung
9: Kolben
10: Rotor
11: Taumelscheibe
11a: Anlagebereich
11b: Senkbohrung
11c: vordere Endfläche
12: gewundene Feder
13: Schnappring
14: Schuh
15: Halter
16: Führungsstift
16a: Kugel
17: Stützarm
17a: Führungsloch
18: Hülse
18a: Flansch
20: Durchgangsbohrung
20a: Stützbereich
20b: Innenfläche
20c: Innenfläche

Claims

Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen, umfassend: einen Zylinderblock (1), welcher eine Mehrzahl von parallelen Zylinderbohrungen (8) aufweist und als äußerer Rahmen des Verdichters dient; ein vorderes Gehäuse (2), welches in sich eine Kurbelkammer (5) definiert und mit dem Zylinderblock (1) dichtend verbunden ist, um ein offenes vorderes Ende des Zylinderblocks (1) zu schließen; eine von dem Zylinderblock (1) und dem vorderen Gehäuse (2) drehbar gehaltene Antriebswelle (6) mit einer Achse, um die die Antriebswelle (6) rotiert; einen fest an der Antriebswelle (6) angeordneten Rotor (10) innerhalb der von dem vorderen Gehäuse (2) definierten Kurbelkammer (5); ein hinteres Gehäuse (3), in welchem eine Saugkammer (30) und eine Ausstoßkammer (31) gebildet sind und welches mit dem Zylinderblock (1) dichtend verbunden ist, um ein offenes hinteres Ende des Zylinderblocks (1) zu schließen; eine Taumelscheibe (11), welche so an der Antriebswelle (6) angeordnet ist, dass ihr Neigungswinkel verändert werden kann, und welche mit dem Rotor (10) über Gelenkmittel (15, 16, 17) operativ in Eingriff steht; und Kolben (9), welche linear beweglich in den Zylinderbohrungen (8) angeordnet sind und mit der Taumelscheibe (11) in Eingriff stehen; wobei die Taumelscheibe (11) eine in ihr gebildete Durchgangsbohrung (20) aufweist und wobei ein Hülsenelement (18) zwischen einer Innenwand der Durchgangsbohrung (20) und der Antriebswelle (6) angeordnet ist, so dass es auf der Antriebswelle (6) entsprechend einer Veränderung eines Neigungswinkels der Taumelscheibe (11) axial bewegbar ist, wobei die Taumelscheibe (11) einen Stützbereich (20a) aufweist, der an einer die Durchgangsbohrung (20) definierenden Innenfläche in einem Bereich der Durchgangsbohrung gebildet ist, welcher den Gelenkmitteln (15, 16, 17) gegenüberliegt, bezogen auf die Achse der Antriebswelle (6), und wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe (11), gestützt von dem Stützbereich (20a), in einem kontrollierten Bereich veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbereich (20a) der Taumelscheibe (11) lokal in Kontakt mit dem Hülsenelement (18) bringbar ist.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 1, wobei die Durchgangsbohrung (20) der Taumelscheibe (11) zwei kontinuierliche, sich auf den axial gegenüberliegenden Seiten des Stützbereichs (20a) erstreckende Bohrungsabschnitte aufweist, welche eine Bewegung der Taumelscheibe (11) zum Verändern ihres Neigungswinkels zulassen und durch zwei verschiedene Innenflächen (20b, 20c) definiert sind.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 2, wobei die Taumelscheibe (11) eine Senkbohrung (11b) in der Nähe von einer der beiden die Durchgangsbohrung (20) bildenden Bohrungsabschnitte aufweist, wobei eine Bodenfläche der Senkbohrung (11b) mit einem mit der Antriebswelle (6) verbundenen Begrenzungselement (13) in Kontakt kommt, um eine Position der Taumelscheibe (11) zu bestimmen, bei der die Taumelscheibe (11) in einem minimalen Neigungswinkel schräggestellt ist.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 2, wobei die zwei kontinuierlichen Bohrungsabschnitte der Durchgangsbohrung (20) der Taumelscheibe (11) relativ zueinander gekrümmt sind.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 1, wobei das Hülsenelement (18) eine parallel zu der Achse der Antriebswelle (6) gerichtete Bewegung auf der Antriebswelle (6) entsprechend einer Bewegung der Taumelscheibe (11) in deren gesamten Neigungswinkelbereich ausführt.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Hülsenelement (18) durch die Elastizität einer Feder (12) gegen die Taumelscheibe (11) gedrückt wird.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Taumelscheibe (11) einen in der Nähe von einem Ende der Durchgangsbohrung (20) gebildeten Anlagebereich (11a) zum Inkontaktbringen mit einem an dem Hülsenelement (18) gebildeten Flansch (18a) aufweist, wobei der Anlagebereich (11a) mit solcher Gestalt ausgeführt ist, dass der axiale Abstand zwischen dem Stützbereich (20a) und dem Anlagebereich (11a) unabhängig von der Neigung der Taumelscheibe (11) im Wesentlichen unverändert bleibt.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 2, wobei eine der beiden verschiedenen, die beiden Bohrungsabschnitte der Durchgangsbohrung (20) definierenden Innenflächen (20b, 20c) mit dem Hülsenelement (18) in Kontakt gebracht wird, um den minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe (11) zu bestimmen.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 8, wobei ein großer Raum zwischen den zwei verschiedenen, die beiden Bohrungsabschnitte der Durchgangsbohrung (20) definierenden Innenflächen (20b, 20c) gewährleistet ist, um dadurch die Montagearbeiten zum Montieren der zwischen dem Rotor (10) und der Taumelscheibe (11) angeordneten Gelenkmittel (15, 16, 17) zu erleichtern.
Taumelscheibenverdichter mit veränderlichem Verdrängungsvolumen nach Anspruch 1, wobei das Hülsenelement (18) durch die Elastizität einer sich zwischen dem Rotor (10) und dem Hülsenelement (18) erstreckenden Feder (12) gegen die Taumelscheibe (11) gedrückt wird.