DE4333408C2 - Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen einstellbaren Verdrängungs-Kompressor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Einstellbare Verdrängungs-Kompressoren haben ein breites Anwendungsgebiet einschließlich die Verwendung als Kompressoren für Klima- und Kühlsysteme, wie beispielsweise Automobilklimaanlagen. Die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 62-183082 offenbart einen herkömmlichen einstellbaren Verdrängungs-Kompressor nach der Taumelscheibenbauart, die in Fig. 9 dargestellt ist. Bei diesem Kompressor ist eine Antriebsscheibe 120 auf einer Antriebswelle 107 synchron drehend befestigt. Eine Taumelscheibe 108 ist weiterhin mit der Antriebswelle 107 über eine Hülse 112 befestigt. Die Antriebsscheibe 120 ist mit einem Langloch 113 versehen. Ein Drehgelenkstift 114 ist an der Schwenkplatte 110 befestigt, die sich vom Drehzapfen 106 erstreckt. Der Drehgelenkstift 114 ist mit dem Langloch 113 in Eingriff. Die Antriebsscheibe 120, der Drehgelenkstift 114 und die Schwenkplatte 110 bilden einen Drehgelenk-Mechanismus 111. Die Drehbewegung der Taumelscheibe 108 wird durch einen Bewegungsumwandlungsmechanismus in eine Hin- und Herbewegung umgewandelt. Die umgewandelte Bewegung veranlaßt eine Vielzahl von in den Zylindern 104 untergebrachten Kolben 105 sich hin- und herzubewegen, um Kühlmittelgas zu komprimieren oder zu fördern, welches sich in den jeweiligen Zylindern 104 befindet.

Bei diesem Kompressor kann weiterhin die Taumelscheibenverschiebung, basierend auf der Einstellung der Innendrücke in der Saug- bzw. Kurbelkammer 118, 101, mit der Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 108 verändert werden. Das Einstellen der Verdrängung kann durch Vorwärts- oder Rückwärtsgleiten der Schwenkplatte 110 und der Taumelscheibe 108 entlang der Antriebswelle 107 erreicht werden. Andererseits wird die Gleitbewegung erreicht, wenn der Drehgelenkstift 114 als ein Element des Drehgelenkmechanismus 111 sich entlang der Innenfläche des Langloches 113 bewegt. Daher kann eine Änderung der Taumelscheibenverschiebung ohne eine Änderung der Lage des oberen Totpunktes des Kolbens 105 erreicht werden. Als Ergebnis hiervon, wenn der Kolben 105 sich am Ende des Kompressionshubes befindet, ist der obere Abstand eines jeden Kolbens 105 im wesentlichen konstant, unabhängig vom Neigungswinkel der Taumelscheibe 108.

Bei diesem Kompressor jedoch bleibt der Wirkungspunkt der Kompressionsreaktionskraft, die von den Kolben 105 auf sowohl die Taumelscheibe 108 als auch auf die Drehposition des Drehgelenkstiftes 114 wirkt, nur dann auf der gleichen geraden Linie, wenn der Kompressor bei maximaler Kapazität betrieben wird. Wenn sich die Taumelscheibe 108, um die Verschiebung zu verringern, entlang der Antriebswelle 107 bewegt, bewegt sich der Wirkungspunkt der aufgebrachten Kompressionsreaktionskraft in Richtung Antriebswelle 107. Dementsprechend bewegt sich die Drehpunktsposition der Kompressionsreaktionskraft am Drehgelenksstift 114 nach unten. Unter den Bedingungen, wie oben beschrieben, heißt das, daß der Wirkungspunkt für sowohl die Kompressionsreaktionskraft als auch die Drehpunktsposition nicht auf der gleichen geraden Linie liegen. Die Kompressionsreaktionskraft, die erzeugt wird, wenn sich der Kolben 105 an seiner höchsten Position befindet, wirkt als Biegemoment, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe 108 verringert. Unter bestimmten Umständen kann das Biegemoment den Neigungswinkel übermäßig verringern. Ebenfalls, wenn das Biegemoment ein Ansteigen des Neigungswinkels der Taumelscheibe verursacht, wird auch die Kompressorkapazität verringert. In beiden Situationen wird, um den Verschiebewinkel zu steuern, die Kompressorkapazität verringert.

Ein weiteres Biegemoment, das durch den Druckunterschied verursacht wird, der während der Kompressions- und der Saugperiode des Kolbens 105 hervorgerufen wird, beschränkt die Beweglichkeit des Drehgelenkstifts 114 im Langloch 113 des Antriebsbauteils 109. Dies verringert ebenso die Fähigkeit des Kompressors, die Verschiebung der Taumelscheibe 108 zu steuern.

Deshalb hat der Anmelder dieses Patents den neuen Drehgelenk-Mechanismus vorgeschlagen, der in der PCT-Anmeldung WO 92/17705 (korrespondierend zu DE 42 90 950 T1) offengelegt ist. Dieser Drehgelenkmechanismus hat eine Antriebsscheibe, in der Führungslöcher vorgesehen sind. Weiterhin sind radiale Lager in den jeweiligen Führungslöchern vorgesehen. Die Führungsstifte sind dann an den Drehzapfen befestigt und ebenso in die jeweiligen mit den radialen Lagern versehenen Führungslöcher eingesetzt.

Bei diesem vorgeschlagenen Drehgelenk-Mechanismus liegt, sogar wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe sich verändert, der Wirkungspunkt der auf die Taumelscheibe wirkenden Kompressionsreaktionskraft immer auf der gleichen geraden Linie P. Daher kann jegliches Biegemoment, das durch Fehlausrichtung des Wirkungspunktes der Kompressionsreaktionskraft und der Drehpunktposition verursacht wird, nicht mehr auftreten. Als Ergebnis hiervon wird die Bewegung des Führungsstifts ruhig, und die Genauigkeit der Steuerung der Kapazität kann verbessert werden.

Weiterhin wird ein doppelter Drehpunkt-Drehgelenk- Mechanismus derart vorgeschlagen, daß, wenn sich der Kolben am oberen Totpunkt befindet, die Positionen des den Drehgelenk-Mechanismus umfassenden, an beiden Enden der Antriebswelle angeordnet sind, die wiederum parallel zu den korrespondierenden Kolben angeordnet ist. In einem derartigen doppelten Drehpunkt-Drehgelenk- Mechanismus werden der niedrige Innendruck auf der Saugseite und der hohe Innendruck auf der Förderseite mittels einzelner Drehgelenk-Mechanismen innerhalb der Vielzahl der Kolben getrennt abgestützt. Der doppelte Drehpunkts-Drehgelenk-Mechanismus stützt vorzugsweise das Biegemoment ab, das basierend auf dem Druckunterschied zwischen dem auf der Saugseite und dem auf der Förderseite erzeugt wird. Daher kann die Genauigkeit zum Steuern der Taumelscheibenverschiebung verbessert werden, ohne das Biegemoment zu beeinflussen.

Jedoch erfordern Kompressoren mit einem Zweipunktlager- Drehgelenk-Mechanismus extrem enge Toleranzen zwischen den Führungslöchern und den Führungsstiften. Dieses Erfordernis bringt einen überflüssigen Aufwand beim Herstellen der einstellbaren Verdrängungs-Kompressoren mit sich. Es ist eine schwierige Aufgabe, die Führungsstifte sicher in die jeweiligen zylindrischen Abschnitte einzupassen. Damit die Führungsstifte sicher befestigt werden, müssen beispielsweise die Stifte mit einer Preßpassung in ihre jeweiligen Führungslöcher eingepaßt werden. Ein anderes Verfahren, das zum Befestigen der Führungsstifte in ihren jeweiligen Führungslöchern verwendet wird, setzt das Zusammenschweißen von zwei Führungsloch-Halbbauteilen um die entsprechenden Führungsstifte herum ein. Der Einsatz von entweder einem Preßpassungs- oder Schweißverfahren, um die Führungsstifte in den Führungslöchern zu befestigen, führt zu einem komplexen Herstellungsvorgang, bei dem fehlausgerichtete Drehgelenke oft vorkommen.

Dementsprechend ist es eine vorrangige Aufgabe der Erfindung, einen hochpräzisen einstellbaren Verdrängungs- Kompressor zur Verfügung zu stellen, bei dem die Führungsstifte einfach und sicher gehalten werden, wenn Stützarme die jeweiligen Führungsstifte halten.

Um die vorhergehende und andere Aufgaben in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein verbesserter einstellbarer Verdrängungs-Kompressor zur Verfügung gestellt. Der Kompressor hat ein Gehäuse, in dem eine Kurbelkammer ausgebildet ist. Weiterhin hat der Kompressor Zylinderblöcke, in denen eine Vielzahl von Zylinderbohrungen ausgebildet sind, eine Vielzahl von Kolben, die in die jeweiligen Zylinderbohrungen eingepaßt sind, eine Antriebswelle, die drehbar im Gehäuse gelagert ist, eine Antriebsscheibe, die auf der Antriebswelle montiert ist, die mit ihr einstückig drehbar ist, und eine Taumelscheibe zum Komprimieren eines Fluids, die kippbar auf der Antriebsscheibe befestigt und mittels eines Drehgelenk-Mechanismus mit der Antriebsscheibe verbunden ist. Die wellenförmige Bewegung der Taumelscheibe veranlaßt die Kolben eine Hin- und Herbewegung auszuführen. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe, der den Kolbenhub bestimmt, wird basierend auf dem Druck in der Kurbelkammer des Gehäuses gesteuert. Die Verdrängung kann durch Verändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe variiert werden, was erreicht wird, indem der Druck in der Kurbelkammer eingestellt wird. Der Drehgelenk-Mechanismus hat ein Paar von Stützarmen, die einstückig an der Antriebsscheibe ausgebildet sind und sich von ihr erstrecken, und Führungsstifte, die die Taumelscheibe mit den Stützarmen verbinden. Jeder Stützarm ist derart ausgebildet, daß er einen U-förmigen Aussparungsabschnitt aufweist, der einen Kanal zum Lagern der Kugelabschnitte des Drehgelenk-Mechanismus abgrenzt. Der Kugelabschnitt, der drehbar im Kanalabschnitt des Stützarms befestigt ist, ist am Führungsstift angebracht, der wiederum ist in Verbindung mit einem sich von der Taumelscheibe erstreckenden Flansch. Die Kugelabschnitte übertragen die von den Kolben erzeugten Druck- und Drehkräfte bzw. Drehkräfte der Antriebsscheibe. Die Kräfte veranlassen die Kugelabschnitte des Drehgelenkmechanismus, auf die vorgewählten Flächengebiete der U-förmigen Stützarme aufzutreffen. Beim Auftreffen dieser vorgewählten Flächengebiete der U-förmigen Stützarme wird der Kugelabschnitt und der Kanalabschnitt des Stützarms nicht außer Eingriff gebracht. Darüberhinaus vergrößert die Gestalt der Stützarme die Beweglichkeit der Kugelabschnitte und der zugeordneten Führungsstifte, die innerhalb des Stützarms befestigt sind. Die Führungsstifte sind beweglich in entweder die Stützarme oder die Taumelscheibe eingesetzt und sind drehbar mittels der Stützarme gelagert.

Die Erfindung und vorzugsweise ihre Aufgaben und Vorteile können bestens verstanden werden unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsbeispielen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 bis 4 das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel darstellen, wobei:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen einstellbaren Verdrängungs-Kompressors ist;

Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht ist, die die Elemente um die Antriebsscheibe herum darstellt, die in dem in Fig. 1 dargestellten Kompressor verwendet werden;

Fig. 3 eine Schnittansicht der oberen Hälfte des Kompressors entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1 ist;

Fig. 4 eine andere Konstruktion der Erfindung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ist, bei der verschiedene Elemente, die die Antriebsscheibe umgeben, dargestellt sind.

Fig. 5 eine Schnittansicht des einstellbaren Verdrängungs-Kompressors gemäß eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ist;

Fig. 6 eine teilweise Schnittansicht ist, die die Elemente um die Antriebsscheibe herum zur Verwendung im Kompressor gemäß Fig. 5 darstellt;

Fig. 7 eine Schnittansicht der oberen Hälfte entlang der Linie B-B gemäß Fig. 5 ist;

Fig. 8 eine grafische Darstellung ist, die die Lage des Kolbens bezüglich der Zeit bei einem Kompressor nach dem Stand der Technik darstellt; und

Fig. 9 eine vertikale Schnittansicht eines einstellbaren Verdrängungs-Kompressors nach dem Stand der Technik ist.

1. Ausführungsbeispiel

Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 detailliert beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt), ist ein vorderes Gehäuse 2 mit dem vorderen Ende (linke Seite) eines Zylinderblocks 1 verbunden und ein hinteres Gehäuse 3 ist mit dem hinteren Ende (rechte Seite) des Zylinderblocks 1 verbunden. Eine Ventilplatte 4 ist zwischen dem vorderen und hinteren Gehäuse angeordnet. Eine Antriebswelle 6 ist in einer Kurbelkammer 5 untergebracht, die durch den Zylinderblock 1 und das vordere Gehäuse 2 abgegrenzt ist. Die Antriebswelle 6 ist mittels eines Paar von Radiallagern 7 drehbar gelagert. Der Zylinderblock 1 hat eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 8, die um die Antriebswelle 6 angeordnet sind. Ein Kolben 9 ist beweglich in jeder Zylinderbohrung 8 eingepaßt. Die Achse eines jeden Kolbens 9 ist derart angeordnet, daß sie parallel zur Achse der Antriebswelle 6 ist.

Eine Antriebsscheibe 10 ist auf der Antriebswelle 6 in der Kurbelkammer 5 derart gelagert, daß sie einstückig mit der Antriebswelle 6 gedreht werden kann. Weiterhin ist eine kugelförmige Hülse 11 drehbar und beweglich um die Antriebswelle 6 herum angepaßt. Eine Druckfeder 12 ist zwischen der Antriebsscheibe 10 und einem Antriebswellenbund 34 angeordnet, der an die kugelförmige Hülse 11 angrenzt, um die kugelförmige Hülse 11 in Richtung des hinteren Gehäuses 3 zu drücken.

Ein Drehzapfen 13 ist auf der kugelförmigen Hülse 11 derart gelagert, daß er vorwärts und rückwärts verschwenkt werden kann. Der Drehzapfen 13 hat eine ringförmige Gestalt, und umgibt die Antriebswelle 6. Gemäß den Fig. 1 und 2 hat der Drehzapfen 13 ein Paar von Konsolen 13a und 13b, die auf jeder Seite der Antriebswelle 6 auf seiner oberen Seitenfläche dem vorderen Gehäuse 2 gegenüberliegend hervorstehen. Die Antriebsscheibe 10 hat ein Paar von Stützarmen 14A und 14B, die bezüglich der korrespondierenden Konsolen 13a und 13b in einer gegenüberliegenden Beziehung hervorstehen.

Wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, hat der Kompressor ein Paar von Führungsstiften 15A und 15B, jeder von ihnen hat einen Kugelabschnitt 15a (15b) und einen Stababschnitt. Eine kugelförmige Öffnung 14a (14b) ist am freien Endabschnitt eines jeden Stützarmes 14A (14B) festgelegt, in der der Kugelabschnitt 15a (15b) des Führungsstiftes 15A (15B) gehalten wird. Der Eingriff des Kugelabschnitts mit der kugelförmigen Öffnung ermöglicht es dem Führungsstift 15A (15B) sicher und drehbar mit dem Stützarm 14A (14B) verbunden zu sein.

Vorsprünge 16A und 16B haben Führungslöcher 16a und 16b, die an den freien Endabschnitten der Konsolen 13a bzw. 13b ausgebildet sind. Die Stababschnitte der Führungsstifte 15A und 15B sind beweglich in die Führungslöcher 16a und 16b der Vorsprünge 16A und 16B eingesetzt. Da die kugelförmige Hülse 11 auf der Antriebswelle 6 sich gleitend bewegt und der Drehzapfen 13 sich verschwenkt, drehen die Führungsstifte 15A und 15B auf dem Kugelabschnitt 15a, während sie sich entlang der Führungslöcher 16a bzw. 16b gleitend bewegen. Demgemäß ist der Drehzapfen 13 mit der Antriebsscheibe 10 über die Führungsstifte 15A und 15B derart verbunden, daß der Drehzapfen 13 synchron mit der Antriebsscheibe 10 gedreht wird, ungeachtet der Lage der kugelförmigen Hülse 11 oder des Neigungswinkels des Drehzapfens 13.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind Flächen auf den Stützarmen 14A und 14B ausgebildet, auf die die Kraft, die entlang der Achsrichtung (d. h. entlang der X, -X-Richtung) wirkt und die Kraft, eingeleitet wird, die entlang der Richtung (d. h. entlang der Y, -Y-Richtung) rechtwinklig zur Achsrichtung wirkt. Im speziellen sind Aussparungsabschnitte 30A und 30B in den Stützarmen 14A bzw. 14B ausgebildet. Diese Aussparungsabschnitte öffnen sich im wesentlichen in bezug zueinander in entgegengesetzte Richtungen. Die Führungsstifte 15A und 15B werden über die Aussparungsabschnitte 30A bzw. 30B drehbar an den Stützarmen befestigt und von ihnen gelöst. Der im Stützarm 14A ausgebildete Aussparungsabschnitt 30A ist angeordnet, um in Richtung der Y-Richtung ausgerichtet zu sein, welche rechtwinklig zur X, -X-Richtung ist, und hat einen größeren Durchmesser als der des Kugelabschnitts 15a des Führungsstiftes 15A, um leicht eingepaßt zu werden. Eine Aufnahmefläche 32A ist im Stützarm 14A ausgebildet, die die Kraft aufnimmt, die entlang der X, -X- Richtung wirkt.

Der am Stützarm 14B ausgebildete Aussparungsabschnitt 30B ist an einem Ort entlang der Richtung im Uhrzeigersinn von der X-Richtung zur -Y-Richtung angeordnet. Der Aussparungsabschnitt 30B hat einen größeren Durchmesser als der des Kugelabschnitts 15a des Führungsstifts 15B, um leichter eingepaßt zu werden. Der Stützarm 14B hat eine Aufnahmefläche 32B, die in Richtung der X-Richtung ausgerichtet ist und die Kompressionsreaktionskraft aufnimmt, und hat weiterhin eine Aufnahmefläche 33, die in Richtung der -Y-Richtung ausgerichtet ist und die Drehkraft überträgt. Die Aussparungsabschnitte 30A und 30B sind derart ausgebildet, daß sie in bezug zueinander sich in entgegengesetzte Richtungen öffnen.

Wenn die Druckfeder 12 auf das maximale Maß zusammengedrückt worden ist, wie in Fig. 1 gezeigt, stößt die Kontaktfläche 13c, d. h. die untere Seitenfläche gegenüberliegend zum vorderen Gehäuse 2 des Drehzapfens 13, gegen die Antriebsscheibe 10, wodurch der Drehzapfen 13 davon abgehalten wird, sich weiter zu verschwenken.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist eine Taumelscheibe 17 auf dem Umfang des Drehzapfens 13 befestigt. Der Drehgelenkmechanismus schließt die Taumelscheibe 17, die Führungsstifte 15A und 15B und ein Paar von Stützarmen 14A und 14B ein. Eine Ausnehmung 18 ist am hinteren Endabschnitt des Kolbens 9 ausgebildet, der in jeder Zylinderbohrung 8 eingepaßt ist. Der Randabschnitt der Taumelscheibe 17 wird über ein Paar von Schuhen 19 innerhalb der Ausnehmung 18 gehalten.

Dementsprechend wird die Drehbewegung der Antriebswelle 6 auf die Taumelscheibe 17 über die Antriebsscheibe 10, die Führungsstifte 15A und 15B und den Drehzapfen 13 übertragen. Die Drehbewegung der verschwenkten Taumelscheibe 17 erzeugt unter Umständen eine Wellenbewegung, um die Hin- und Herbewegung eines jeden Kolbens 9 zu verursachen.

Das Innere des hinteren Gehäuses 3 ist in eine Einlaßkammer 21 und eine Auslaßkammer 22 durch eine zylindrische Trennwand 20 unterteilt. Die Ventilplatte 4 hat eine Vielzahl von Einlaßöffnungen 23 und eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 24, die für die jeweiligen Zylinderbohrungen 8 ausgebildet sind. Die Kompressionskammern 25 sind zwischen den Ventilplatten 4 und den jeweiligen Kolben 9 festgelegt. Das Volumen der Kammern 25 ändert sich gemäß der Bewegung der Kolben 9. Jede Kompressionskammer 25 steht in Verbindung mit der Einlaßkammer 21 oder der Auslaßkammer 22 über die korrespondierenden Einlaßöffnungen 23 bzw. Auslaßöffnungen 24. Jede Einlaßöffnung 23 und jede Auslaßöffnung 24 ist mittels einem Einlaßventil 26 bzw. Auslaßventil 27 verschlossen. Diese Ventile öffnen oder schließen die Einlaßöffnungen 23 und die Auslaßöffnungen 24 in Abhängigkeit der Druckunterschiede zwischen den beiden Seiten eines jeden Ventils, der durch die Hin- und Herbewegung der Kolben 9 verursacht wird.

Nebenbei bemerkt, ist zum Steuern des Druckes in der Kurbelkammer 5 ein bekannter Volumensteuerungs- Ventilmechanismus 28 im hinteren Gehäuse 3 vorgesehen. Die Funktion des Kompressors gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nachfolgend beschrieben.

Ein Kühlmittelgas, das aus der Einlaßkammer 21 in die jeweiligen Kompressionskammern 25 durch die Hin- und Herbewegung der Kolben 9 eingesaugt wird, wird darin komprimiert und in die Auslaßkammer 22 gefördert. Bei diesem Vorgang schwankt der Druck, der auf den Kolbenboden eines jeden Kolbens 9 in der Zylinderbohrung 8 ausgeübt wird, zwischen dem Saugdruck und dem Förderdruck in Übereinstimmung mit der Saug- und Förder(Kompressions)bewegung eines jeden Kolbens 9. Eine Kraft, entsprechend dem Unterschied zwischen dem auf den Kolbenboden eines jeden Kolbens 9 ausgeübten Drucks und dem auf die Rückseite eines Kolbens 9 in der Kurbelkammer 5 ausgeübten Drucks, wird auf die Taumelscheibe 17 über die jeweiligen Schuhe 19 übertragen. Die durch jeden Kolben 9 auf die Taumelscheibe 17 ausgeübte resultierende Kraft erzeugt ein Moment, das die Taumelscheibe 17 dazu veranlaßt, im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn auf der kugelförmigen Hülse 11 zu drehen. Dieses Moment verursacht eine Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 17 und regelt damit den Kolbenhub.

Mit dem Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 17, basierend auf dem Unterschied zwischen dem Innendruck in der Kurbelkammer 5 und dem Saugdruck, bewegen sich die Kugelabschnitte 15a und 15b gleitend und drehen sich synchron mit Bezug auf die kugelförmigen Ausnehmungen 14a und 14b, die an den jeweiligen Stützarmen 14A und 14B ausgebildet sind. Die Führungsstifte 15A und 15B bewegen sich gleitend entlang der Führungslöcher 16a und 16b und drehen sich bezüglich der Antriebsscheibe 10. Der Drehzapfen 13 schwenkt und gleitet auf der Antriebswelle 6 simultan mit der Bewegung der kugelförmigen Hülse 11 auf der Antriebswelle 6, so daß die Entfernung zwischen der Ventilplatte 4 und dem Punkt (oberstes Ende der Taumelscheibe gemäß Fig. 1) der Taumelscheibe 17, der der Ventilplatte 4 am nächsten liegt, im wesentlichen konstant bleibt. Als Ergebnis hiervon wird, ungeachtet des Neigungswinkels der Taumelscheibe 17, der obere Abstand eines jeden Kolbens 9 im wesentlichen konstant gehalten.

Fig. 2 zeigt den Zustand, bei dem der Kolben 9 sich am oberen Totpunkt befindet, der sich an der obersten Stelle der Zylinderbohrung 8 befindet. Da die Antriebswelle 6 sich immer in der Richtung dreht, die durch den Pfeil R angezeigt ist, nimmt der Stützarm 14A immer die Druckkraft von der Saugseite auf, d. h. die Kompressionsreaktionskraft der Taumelscheibe 17 entlang der -X-Richtung. Die in X-Richtung wirkende Saugkraft übt eine Reaktionskraft auf den Arm 14A aus. Da die Kompressions- und Saugreaktionskräfte mehr in den X- und -X-Richtungen als in den -Y und Y-Richtungen wirken, sind die durch sie ausgeübten Kräfte in Richtung zu der Aufnahmefläche 32A der Stützarme 14A gerichtet.

Zu einer Zeit, bei der der Kolben 9a Saugdruck in der Zylinderbohrung 8 erzeugt, veranlaßt die Bewegung der Taumelscheibe 17 den Führungsstift 15A dazu, eine Kraft auf die Aufnahmefläche 32A auszuüben. Gleichzeitig trägt der Stützarm 14B eine korrespondierende Kraft, die, beruhend auf dem Drehen des Führungsstifts 15B) in die -X-Richtung gegen die Aufnahmefläche 32B ausgeübt wird. Ebenso trägt der Stützarm 14B eine auf ihn ausgeübte Kraft, die, beruhend auf der Drehbewegung des Stützarms 14B durch die Antriebswelle 6 in Richtung R, in Y-Richtung gegen die Aufnahmefläche 33, gerichtet ist. Daher ist der Aussparungsabschnitt 30B an einer Stelle in Richtung des Uhrzeigersinns von der X-Richtung zur -Y-Richtung ausgebildet, um den Führungsstift 15B darin leicht einzusetzen. Demgemäß kann der Führungsstift 15B nicht leicht aus dem Aussparungsabschnitt 30B während des Betriebs des Kompressors gelöst werden.

Wie oben klar beschrieben wurde, ist, da die Führungsstifte 15A und 15B leicht in die Aussparungsabschnitte 30A bzw. 30B eingesetzt werden können, die Genauigkeit der kugelförmigen Ausnehmungen 14a und 14b, um sie damit zu befestigen, im wesentlichen hoch, wobei ein kleines Spiel zwischen der kugelförmigen Ausnehmung 14a, 14b und den Führungsstiften 15A, 15B existiert. Daher kann die Verdrängung des Kompressors genau gesteuert werden.

Da die Aussparungsabschnitte 30A und 30B jeweils in entgegengesetzte Richtungen schauen, ist es nicht zu erwarten, daß irgendeiner der zugeordneten Führungsstifte außer Eingriff von seinem korrespondierenden Stützarm gerät.

Da die Stützarme 14A und 14B in diesem Ausführungsbeispiel Aussparungsabschnitte 30A und 30B haben, sind die Führungsstifte 15A und 15B mittels der Stützarme 14A bzw. 14B drehbar gelagert. Infolge der Hin- und Herbewegung der Kolben 9 bleibt die Linie der von ihr ausgehenden Kraftresultierenden mit Bezug zur Linie P konstant. Dies wiederum verringert den Kraftanteil, der auf den Stützarm 14A durch den Führungsstift 15A während der Drehbewegung des Stützarms 14A einwirkt. Infolgedessen drehen die Führungsstifte 15A und 15B innerhalb der Stützarme 14A und 14B mit einer feinen und gleichmäßigen Bewegung. Außerdem führt die feine Betätigungsbewegung der Führungsstifte 15A und 15B auf genaue Weise zu einer konstanten Regulierung des Druckes, der zu und aus der Kammer 8 über die Einlaßöffnungen 23 und die Auslaßöffnungen 24 geführt wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist ein Stützarm 14C derart ausgebildet, daß er mit einer tiefen kugelförmigen Fräsbearbeitung entlang der -Y-Richtung auf der Saugseite versehen ist. Die tief ausgefräste kugelförmige Aussparung sieht einen Spalt zwischen dem Führungsstift 15A und dem Stützarm 14C vor. Durch diesen Spalt wird die in Y, -Y-Richtung vorhandene Paßtoleranz des Führungsstifts 15A ausgeglichen, welche an der Passung des Stifts 15A gegenüber dem Stützarm 14C entstehen. Beruhend auf der Hin- und Herbewegung der Kolben 9 nimmt der Führungsstift 15A gemäß diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel aufgebrachte Kräfte nur in der X- und -X-Richtung auf. D.h. erfindungsgemäß werden keine aufgebrachten Kräfte von der Kugel 52A auf die Fläche 35 des Stützarms 15A erzeugt. Daher bleibt der mit in -Y-Richtung tief aufgefräster Aussparung versehene Stützarm 14C unbeeinflußt von der Kompressionssaugkraft, die in der Richtung rechtwinklig zum Stützarm 14C wirkt.

2. Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße zweite Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 nachstehend genau beschrieben.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur durch den Drehgelenk- Mechanismus. Daher wird der Drehgelenk-Mechanismus des zweiten Ausführungsbeispiels nachfolgend beschrieben. Jedoch sind die Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die denen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit ähnlichen numerisch alphabetischen Bezugszeichen versehen.

Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, sind die Stützarme 53A und 53B einstückig mit der inneren Fläche der Antriebsscheibe 10 ausgebildet, die eine Verbindung zur Antriebswelle 6 herstellt. Kanäle 53a und 53b sind in die Arme 53A und 53B gebohrt. Kugelabschnitte 52A sind drehbar und gleitend beweglich in die Kanäle 53a bzw. 53b eingepaßt. Ein Führungsloch 52a gemäß Fig. 5 ist an einem zentralen Abschnitt des Kugelabschnitts 52A gebohrt. Ein stabförmiger Führungsstift 50A ist hin und her und gleitend beweglich in das Führungsloch 52a eingesetzt. Das nähere Ende des Stifts 50A ist in einem Loch 54a eingepaßt, welches im Drehzapfen 13 ausgebildet ist. Der Zapfen 13 wird vorwärts und rückwärts geschwenkt, und ist mit einem Kugelabschnitt 52A, der ein Zentrum der Schwenkbewegung darstellt, versehen.

Ähnlich zum Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ändert sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 17, basierend auf dem Unterschied zwischen dem Innendruck in der Kurbelkammer 5 und dem Saugdruck. Verbunden mit einer Änderung des Neigungswinkels, gleitet der Führungsstift 50A, der zusammen mit der Antriebsscheibe 10 gedreht wird, entlang des Führungslochs 52a, das in die sich innerhalb des Stützarms 53A befindlichen Kugelabschnitts 52A gebohrt ist. Die Kugelabschnitte 52A bewegen sich zur gleichen Zeit gleitend in den Kanälen 53a und 53b, der Drehzapfen 13 bewegt sich gleitend entlang der Antriebswelle 6, und der oberste Abschnitt der Taumelscheibe 17 verbleibt im wesentlichen unverändert. Infolgedessen, bleibt der obere Abstand eines jeden Kolbens 9 ungeachtet des Neigungswinkels der Taumelscheibe 17 konstant.

Wie in der Fig. 6 gezeigt, da die Antriebswelle 6 immer in der Richtung, die durch den Pfeil R angezeigt wird, sich dreht, nimmt der Stützarm 53A nur in X, -X gerichtete Kompressions- und Saugreaktionskräfte auf. Der Stützarm 53B nimmt nur eine -X gerichtete Kompressionsreaktionskraft von der Taumelscheibe 17 und eine -Y gerichtete Kraft auf, die die Drehbewegung der Antriebsscheibe 10 auf den Führungsstift 50B überträgt. Daher kann der Aussparungsabschnitt 30A im Stützarm 53A ausgebildet sein, welcher sich in Y-Richtung öffnet. Der Aussparungsabschnitt 30B kann an einer Stelle des Stützarms 53B im Uhrzeigersinn von der X-Richtung zur -Y-Richtung ausgebildet sein.

Obwohl die Stützarme 53A und 53B in diesem Ausführungsbeispiel Aussparungsabschnitte 30A und 30B haben, werden die Führungsstifte 50A und 50B mittels der Stützarme 53A und 53B drehbar gelagert. Infolge der Hin- und Herbewegung der Kolben 9 bleibt die Linie der von ihr ausgehenden Kraftresultierenden mit Bezug zur Linie P konstant. Dies wiederum verringert den Kraftanteil, der auf den Stützarm 53A durch den Führungsstift 50A während der Drehbewegung des Stützarms 53A einwirkt. Infolgedessen drehen die Führungsstifte 50A und 50B innerhalb der Stützarme 53A und 53B mit einer feinen und gleichmäßigen Bewegung. Außerdem führt die feine Betätigungsbewegung der Führungsstifte 50A und 50B auf genaue Weise zu einer konstanten Regulierung des Druckes, der zu und aus der Kammer 8 über die Einlaßöffnungen 23 und die Auslaßöffnungen 24 geführt wird.

Da die kugelförmige Ausnehmung des Stützarms in Y-Richtung tief ausgefräst ist, ist ein Spalt zwischen dem Stift 50A und dem Arm 53A ausgebildet. Somit bedürfen die Bearbeitungstoleranzen der kugelförmigen Ausnehmung im Stützarm 53A keiner weiteren kritischen Betrachtung bei der Herstellung des einstellbaren Verdrängungs-Kompressors gemäß diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Weiterhin, da die Richtungen der Aussparungsabschnitte 30A und 30B der Stützarme 53A, 53B angeordnet sind, nicht miteinander übereinstimmen, werden beide Führungsstifte 50A und 50B davon abgehalten, sich von ihren entsprechenden Stützarmen zu lösen.

Obwohl hierin nur zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sollte es für den Fachmann offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen enthalten sein kann. Im speziellen soll verdeutlicht werden, daß folgende Ausführungen anwendbar sind.

Die vorliegende Erfindung kann bei Kompressoren mit einem Verbindungsmechanismus enthalten sein, bei dem die Taumelscheibe und die Kolben mittels Kolbenstangen und einer Schräg- oder Taumelscheibe verbunden sind, d. h. bei einem Schräg- oder Taumelscheibenkompressor anstelle eines Verbindungsmechanismus, bei dem die Taumelscheibe und die Kolben mittels Schuhe 19 verbunden sind, wie im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel verkörpert wurde.

Claims (6)

1. Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor mit einem Gehäuse, in dem eine Vielzahl von Zylinderbohrungen (8) zur Aufnahme von Kolben (9) ausgebildet sind; einer im Gehäuse drehbar gelagerten Antriebswelle (6), an der eine Antriebsscheibe (10) mit wenig­ stens einem Paar von Stützarmen (14A, 14B, 53A, 53B) ausgebildet ist; einer auf der Antriebswelle verschiebbar und gegenüber ihr schwenkbar gelagerten, mit einem Flansch (13a, 13b) versehenen Taumelscheibe (17) zum Antreiben der Kolben (9); einem Drehge­ lenk-Mechanismus mit wenigstens zwei Kugeln (15a, 15b, 52A), die jeweils schwenkbar innerhalb eines an jedem Stützarm (14A, 14B, 53A, 53B) ausgebildeten Aufnahmeabschnittes gelagert sind und mit wenigstens zwei in ihrer Längsrichtung verschiebbar gelager­ ten Führungsstiften (15A, 15B, 50A, 50B), die jeweils eine Kugel (15a, 15b, 52A) mit dem Flansch (13a, 13b) verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aufnahmeabschnitt einen Aussparungsabschnitt (30A, 30B) aufweist, in dem die jeweilige Kugel (15a, 15b, 52A) eine lineare Bewegungsmäglichkeit hat, um ein Verkanten beim Ver­ schieben der Führungsstifte (15A, 15B, 50A, 50B) zu vermeiden, wobei die Aussparungsabschnitte (30A, 30B) in einer zueinander antiparallelen Richtung verlaufen.

2. Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungsabschnitte (30A, 30B) U-förmig ausgebildet sind, wobei der eine U-förmige Aussparungs­ abschnitt im wesentlichen in entgegengesetzter Richtung zum an­ deren U-förmigen Aussparungsabschnitt ausgebildet ist.

3. Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstifte (15A, 15B) in je in einem Flansch (13a, 13b) ausgebildeten Loch (16a) ver­ schiebbar gelagert sind.

4. Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstifte (15A, 15B) in einem in der zugeordneten Kugel (15a, 15b, 52A) ausgebildeten Loch (52a) verschiebbar gelagert sind.

5. Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (11) gleitend auf der Antriebswelle (6) befestigt ist, wobei mittels der Hülse (11) die Taumelscheibe (17) auf der Antriebswelle (6) schwenkbar gelagert ist.

6. Einstellbarer Verdrängungs-Kompressor nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte geöffnete Weite des Aufnahmeabschnittes größer als der Durch­ messer der Kugel (15a, 15b, 52A) ist.