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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Steuermechanismus zum
Schalten zwischen einem Zustand, bei dem das Zirkulieren eines Kühlmittels
in einem externen Kühlkreislauf
unterbunden ist, und einem Zustand, bei dem das Zirkulieren eines Kühlmittels
in einem verdrängungsvariablen
Kompressor, der einer Steuerdruckkammer Druck von einem Ausstoßdruckbereich
zuführt
und Druck in einen Ansaugdruckbereich ausstößt, um damit die Verdrängung zu
variieren, erlaubt ist.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Gewöhnliche
Kompressoren haben eine Kupplung, z.B. eine elektromagnetische Kupplung, die
zwischen der Antriebswelle und einer externen Antriebsquelle vorgesehen
ist, um eine Leistungsübertragung
zuzulassen oder zu sperren (siehe zum Beispiel US-A-5112198). Kürzlich wurde
ein kupplungsloser verdrängungsvariabler
Taumelscheibenkompressor vorgeschlagen, der keine elektromagnetische
Kupplung verwendet. Dieser Kompressortyp beseitigt Stöße, im Besonderen
wenn er an ein Fahrzeug montiert ist, die durch die EIN/AUS-Wirkung
der elektromagnetischen Kupplung erzeugt werden und eliminiert damit
Insassen-Unbehagen. Dieser kupplungslose Aufbau verringert außerdem das
Gesamtgewicht und die Kosten.
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Solch
ein kupplungsloser Kompressor scheitert jedoch daran, mit einer
Veränderung
in der Ausstoßverdrängung fertig
zu werden, wenn keine Kühlung
erforderlich ist, und mit dem Auftreten von Vereisung in dem Verdampfer
in dem externen Kühlkreislauf.
Um diese Probleme zu beseitigen, sollte die Zirkulation des Kühlgases
durch den externen Kühlkreislauf
einfach unterbrochen werden, wenn keine Kühlung erforderlich ist. Die
japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. Hei 3-37378 offenbart einen Kompressor, der so konstruiert ist,
dass er den Strom von Kühlgas
in die Ansaugkammer von dem externen Kühlkreislauf unterbricht, wodurch
die Zirkulation von Kühlmittel
in dem externen Kühlkreislauf angehalten
wird.
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Wenn
die Zirkulation von Gas von dem externen Kühlkreislauf zur Ansaugkammer
in diesem Kompressor unterbrochen wird, fällt der Druck in der Ansaugkammer
ab und öffnet
das Verdrängungssteuerventil,
das auf diesen Druck reagiert, vollständig. Die vollständige Öffnung des
Steuerventils erlaubt es dem Gas in der Ausstoßkammer in die Kurbelkammer
zu strömen,
was wiederum den Druck innerhalb der Kurbelkammer erhöht. Der
verringerte Druck in der Ansaugkammer verringert auch den Ansaugdruck
in den Zylinderbohrungen. Daher steigt der Unterschied zwischen
dem Druck in der Kurbelkammer und dem Ansaugdruck in den Zylinderbohrungen
an, um die Neigung der Taumelscheibe zu minimieren. Infolgedessen
wird die Ausstoßverdrängung minimal.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Antriebsdrehmoment, welches der Kompressor
erfordert, minimiert, wodurch Leistungsverlust soweit wie möglich verringert
wird, wenn keine Kühlung
erforderlich ist.
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Die
Strömung
von Kühlgas
von dem externen Kühlkreislauf hin
zur Ansaugkammer in dem Kompressor wird durch Schließen des
Elektromagnetventils gesperrt. Dieses Elektromagnetventil führt eine
einfache EIN/AUS-Wirkung durch und das Hemmen der Gasströmung von
dem externen Kühlkreislauf
zur Ansaugkammer wird plötzlich
ausgeführt.
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Dementsprechend
verringert sich die Menge an Gas, welche von der Ansaugkammer zu
den Zylinderbohrungen geführt
wird, drastisch. Die rasche Verringerung der Menge an Gas, welche
in die Zylinderbohrungen geführt
wird, verringert die Ausstoßverdrängung schnell,
was dazu führt,
dass der Ausstoßdruck
deutlich abfällt.
Infolgedessen verändert sich
das von dem Kompressor benötigte
Drehmoment in einer kurzen Zeitdauer.
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Darüber hinaus
startet die Gasströmung
von dem externen Kreislauf zu der Ansaugkammer auch plötzlich wieder,
wenn das Elektromagnetventil geöffnet
wird. Die Menge an Gas, welche von der Ansaugkammer in die Zylinderbohrungen
zugeführt
wird, steigt schnell an. Der deutliche Anstieg der Menge an Kühlgas erhöht sofort
die Ausstoßverdrängung, was den
Ausstoßdruck
erhöht.
Infolgedessen steigt das von dem Kompressor benötigte Drehmoment in einer kurzen
Zeitdauer schnell an, was einen Stoß verursacht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Veränderung
des Drehmoments bei einem verdrängungsvariablen
Kompressor zu abzustellen, wenn die Zirkulation des Kühlmittel
in einem externen Kühlkreislauf
unterbunden ist.
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Die
Aufgabe wird durch einen verdrängungsvariablen Kompressor
gelöst,
der die Merkmale des Anspruchs 1 hat. Die Erfindung ist so weitergebildet, wie
es in den abhängigen
Ansprüchen
definiert ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, von denen ausgegangen wird,
dass sie neu sind, werden im Besonderen in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigt.
Die Erfindung zusammen mit deren Aufgaben und Vorteilen, kann am
Besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung des momentan
bevorzugten Ausführungsbeispiels
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen verstanden werden, wobei in den Zeichnungen folgendes
dargestellt ist.
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1 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung, die den Gesamtaufbau eines kupplungslosen
verdrängungsvariablen
Kompressors gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung, entlang der Linie 2-2 aus 1;
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3 ist
eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 aus 1;
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4 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung des gesamten verdrängungsvariablen
Kompressors, dessen Taumelscheibe in einem minimalen Neigungswinkel
ist;
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5 ist
eine vergrößerte Seitenquerschnittsdarstellung
der wesentlichen Teile des Kompressors, dessen Taumelscheibe in
einem maximalen Neigungswinkel ist;
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6 ist
eine vergrößerte Seitenquerschnittsdarstellung der
wesentlichen Teile des Kompressors, dessen Taumelscheibe in einem
minimalen Neigungswinkel ist;
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7 ist
eine vergrößerte Seitenquerschnittsdarstellung
der wesentlichen Teile eines anderen Ausführungsbeispiels;
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8 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung der wesentlichen Teile eines
anderen Ausführungsbeispiels;
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9 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung der wesentlichen Teile eines
weiteren Ausführungsbeispiels;
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10 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung, die den Gesamtaufbau eines kupplungslosen verdrängungsvariablen
Kompressors gemäß noch eines
weiteren Ausführungsbeispiels
darstellt;
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11 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung der wesentlichen Teile des Kompressors,
dessen Taumelscheibe in einem minimalen Neigungswinkel ist;
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12 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung, die den Gesamtaufbau eines verdrängungsvariablen
Kompressors mit einer Kupplung gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels
darstellt; und
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13 ist
eine Seitenquerschnittsdarstellung der wesentlichen Teile noch eines
weiteren Ausführungsbeispiels.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AÜSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Das
erste Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Wie
in 1 dargestellt, ist ein vorderes Gehäuse 12 an
dem Vorderende des Zylinderblocks 11 befestigt, welcher
ein Teil des Gehäuses
des Kompressors ist. Ein hinteres Gehäuse 13 ist an dem
Hinterende des Zylinderblocks 11 über eine Ventilplatte 14,
Ventilausbildungsplatten 15 und 16 und eine Halteplatte 17 befestigt.
Das vordere Gehäuse 12 und der
Zylinderblock 11 definieren eine Kurbelkammer 12-1,
welche als Steuerdruckkammer dient. Eine Antriebswelle 18 ist
drehbar zwischen dem vorderen Gehäuse 12 und dem Zylinderblock 11 unterstützt. Das
Vorderende der Antriebswelle 18 ragt nach Außen aus
der Kurbelkammer 12-1 heraus, wobei eine Antriebsriemenscheibe 19 an
diesem Vorderende befestigt ist. Die angetriebene Riemenscheibe 19 ist über einen
Riemen 20 an einen Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) gekoppelt.
Der Motor dient als Antriebsquelle zum Zuführen der Drehantriebskraft
an den Kompressor. Die angetriebene Riemenscheibe 19 wird
auf dem vorderen Gehäuse 12 über ein
Spurlager 21 unterstützt.
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Zwischen
dem Vorderende der Antriebswelle 18 und dem vorderen Gehäuse 12 liegt
eine Lippendichtung 22, welche Druckentweichen von der
Kurbelkammer 12-1 verhindert. Eine Drehstütze 23 ist
an der Antriebswelle 18 angebracht, auf der eine Taumelscheibe 24 auf
eine solche Art und Weise unterstützt wird, dass sie in einer
Axialrichtung der Antriebswelle 18 gleitfähig und
neigbar ist. Wie in 2 dargestellt, sind Stützen 25 und 26 an
der Taumelscheibe 24 jeweils mit einem Paar Führungsstifte 27 und 28 befestigt,
die an den Stützen 25 und 26 befestigt
sind. Führungskugeln 27-1 und 28-1 sind
an den entfernten Enden der Führungsstifte 27 und 28 ausgebildet.
Ein Stützarm 23-1 erstreckt
sich von der Drehstütze 23.
Der Stützarm 23-1 hat
ein Paar Führungslöcher 23-2 und 23-3,
in denen die Führungskugeln 27-1 und 28-1 gleitfähig eingepasst
sind.
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Wie
in 1, 4 und 5 dargestellt,
ist ein Unterstützungsloch 29 in
dem Mittelabschnitt des Zylinderblocks 11 in einer Axialrichtung
der Antriebswelle 18 ausgebildet. Ein Ende der Antriebswelle 18 ist
drehbar in dem Unterstützungsloch 29 über ein Radiallager 30 unterstützt.
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Die
Kopplung des Stützarms 23-1 und
des Führungsstiftpaares 27 und 28 erlauben
es der Taumelscheibe 24, sich in der Axialrichtung der
Antriebswelle 18 zu neigen und zusammen mit der Drehwelle 18 zu
drehen. Die Neigung der Taumelscheibe wird durch den Stützarm 23-1,
den Führungsstiften 27 und 28 und
der Antriebswelle 18 bestimmt.
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Der
minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 24 ist geringfügig größer als
null Grad. Dieser minimale Neigungszustand wird durch Anstoßen der
Taumelscheibe 24 gegen einen Positionsbegrenzungsring 31 eingerichtet,
welcher als Minimalneigungsbegrenzungseinrichtung dient. Der maximale Neigungswinkel
der Taumelscheibe 24 wird begrenzt durch Anstoßen an einen
Neigungsbegrenzungsvorsprung 23-4 der Drehstütze 23 auf
der Taumelscheibe 24.
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Eine
Vielzahl von Zylinderbohrungen 11-1, welche mit der Kurbelkammer 12-1 in
Verbindung stehen, werden durch den Zylinderblock 11 ausgebildet
und einköpfige
Kolben 32 werden in den jeweiligen Zylinderbohrungen 11-1 aufgenommen.
Eine Drehbewegung der Taumelscheibe 24 wird über Schuhe 33 in
eine Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung der
einköpfigen
Kolben 32 umgewandelt, so dass die Kolben sich in den zugehörigen Zylinderbohrungen 11-1 hin
und her bewegen.
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Wie
in den 1 und 3 dargestellt, sind eine Ansaugkammer 13-1 und
eine Ausstoßkammer 13-2 in
dem hinteren Gehäuse 13 definiert.
Ansauganschlüsse 14-1 und
Ausstoßanschlüsse 14-2 sind
in der Ventilplatte 14 ausgebildet. Ansaugventile 15-1 sind
an der Ventilausbildungsplatte 15 und Ausstoßventile 16-1 sind
an der Ventilausbildungsplatte 16 ausgebildet. Während sich
die einköpfigen
Kolben 32 rückwärts bewegen,
zwingt das Kühlgas
in der Ansaugkammer 13-1 die Ansaugventile 15-1 durch
die Ansauganschlüsse 14-1 zum Öffnen und
tritt in die Zylinderbohrungen 11-1 ein. Während sich
die Kolben 32 vorwärts
bewegen, zwingt das Kühlgas
in jeder Zylinderbohrung 11-1 die zugehörigen Ausstoßventile 16-1 durch
die zugehörigen
Ausstoßanschlüsse 14-2 zu öffnen und
tritt in die Ausstoßkammer 13-2 ein.
Während
jedes Ausstoßventil 16-1 an
ein Zurückhalteelement 17-1 auf
der Zurückhalteplatte 17 anstößt, wird
der Öffnungsbetrag
des zugehörigen Ausstoßanschlusses 14-2 begrenzt.
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Ein
Axiallager 34 ist zwischen der Drehstütze 23 und dem vorderen
Gehäuse 12 angeordnet.
Dieses Axiallager 34 nimmt die Kompressionsreaktionskraft
von den Zylinderbohrungen 11-1 auf, welche auf die Drehstütze 23 über die
einköpfigen
Kolben 32, die Schuhe 33, die Taumelscheibe 24,
die Stützen 25 und 26 und
die Führungsstifte 27 und 28 wirkt.
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Die
Antriebswelle 18 hat einen Druckentlastungskanal 35,
der innerhalb ausgebildet ist und mit der Kurbelkammer 12-1 und
dem Unterstützungsloch 29 in
Verbindung steht. Das Unterstützungsloch 29 und
die Ansaugkammer 13-1 stehen über einen Begrenzungskanal 36 miteinander
in Verbindung.
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Wie
in 1 und 4 dargestellt, steht die Ausstoßkammer 13-2 und
die Kurbelkammer 12-1 über
einen Druckzuführkanal 37 miteinander
in Verbindung, indem ein Elektromagnetventil 38 angeordnet
ist, das die Neigung der Taumelscheibe gewaltsam begrenzt. Das Elektromagnetventil 38 hat
eine Magnetspule 38-1 und einen Ventilkörper 38-2. Wenn die
Magnetspule 38-1 angeregt wird, schließt der Ventilkörper 38-2 ein
Ventilloch 38-3, und wenn die Magnetspule 38-1 entregt
wird, öffnet
der Ventilkörper 38-2 das
Ventilloch 38-3. Das heißt das Magnetventil 38 öffnet und
schließt
den Druckzuführkanal 37,
der es ermöglicht,
dass die Ausstoßkammer 13-2 und
die Kurbelkammer 12-1 miteinander in Verbindung stehen.
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Ein
Ansaugkanal 39 zum Führen
des Kühlgases
in die Ansaugkammer 13-1 ist mit einem Ausstoßkanal 11-2 zum
Abführen
des Kühlgases
von der Ausstoßkammer 13-2 über einen
externen Kühlkreislauf 40 verbunden.
In dem externen Kühlkreislauf 40 sind
ein Kondensator 41, ein Expansionsventil 42 und
ein Verdampfer 43 angeordnet. Das Expansionsventil 42 steuert
die Strömung
des Kühlgases
entsprechend dem Gasdruck auf der Auslassseite des Verdampfers 43.
Ein Temperatursensor 44 ist in der Umgebung des Verdampfers 43 vorgesehen,
um die Temperatur in dem Verdampfer 43 zu messen. Die Information
aus der erfassten Temperatur wird an einen Steuerungscomputer C
gesendet.
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Der
Steuerungscomputer C, der eine Kühlkreislaufsteuerung
ist, steuert die Anregung und Entregung der Magnetspule 38-1 basierend
auf einer Temperatur, die durch den Temperatursensor 44 erfasst
wird. Wenn die erfasste Temperatur unterhalb einer eingestellten
Temperatur abfällt,
weist der Steuerungscomputer C die Entregung der Magnetspule 38-1 an,
während
ein Klimaanlagenaktivierungsschalter 45 auf EIN gesetzt
wird. Die eingestellte Temperatur wird in Anlehnung an die Situation,
in der Vereisung in dem Verdampfer 43 auftreten kann, eingestellt.
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Ein Öffnungs-/Schließmechanismus 46 ist
in dem Ansaugkanal 39 vorgesehen. Ein Ventilkörper 46-2 in
einem Ventilgehäuse 46-1 wird
in die Richtung zum Schließen
eines Ventillochs 46-4 mittels einer Einstellfeder 46-3 gedrängt. Der
Ventilkörper 46-2 teilt
das Innere des Ventilgehäuses 46-1 in
eine Kompressionsmesskammer 46-5 und eine Führungskammer 46-6.
Die Kompressionsmesskammer 46-5 steht mit der Ansaugkammer 13-1 in
Verbindung und die Führungskammer 46-6 steht
mit dem externen Kühlkreislauf 40 in
Verbindung. Der Druck innerhalb der Kompressionsmesskammer 46-5 und
die Federkraft der Einstellfeder 46-3 werden an die der Kompressionsmesskammer 46-5 zugewandten
Seite des Ventilkörpers 46-2 angelegt
und der Druck innerhalb der Führungskammer 46-6 wird
an die der Führungskammer 46-2 zugewandten
Seite des Ventilkörpers 46-2 angelegt.
Der Ventilkörper 46-2 öffnet oder schließt das Ventilloch 46-4 entsprechend
der Druckdifferenz zwischen der Drängkraft auf der Seite der Kompressionsmesskammer
(46-5) und der Drängkraft
auf der Seite der Führungskammer
(46-6).
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Wie
in 1 und 5 dargestellt, wenn die Magnetspule 38-1 angeregt ist,
ist der Druckzuführkanal 37 geschlossen.
Deshalb wird das Hochdruck-Kühlgas
nicht von der Ausstoßkammer 13-2 zur
Kurbelkammer 12-1 zugeführt
und das Kühlgas innerhalb
der Kurbelkammer 12-1 strömt aus zur Ansaugkammer 13-1 über den
Druckentlastungskanal 35 und den Begrenzungskanal 36.
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Infolgedessen
erreicht der Druck in der Kurbelkammer 12-1 den Druck innerhalb
der Ansaugkammer 13-1 oder den Ansaugdruck und die Neigung
der Taumelscheibe 24 wird maximal gehalten, um die maximale
Ausstoßverdrängung sicherzustellen.
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Der
Druck in der Führungskammer 46-6,
die mit dem externen Kühlkreislauf 40 in
Verbindung steht, ist an der Stelle des Ansaugkanals 39 größer als
der Druck in der Kompressionsmesskammer 46-5, welche mit
der Ansaugkammer 13-1 in Verbindung steht, an der Stelle
stromabwärts
des Ansaugkanals 39. Je größer die Ausstoßverdrängung wird, desto
größer wird
die Menge an Kühlgas,
welches in den externen Kühlkreislauf 40 strömt und desto
größer wird
die Differenz zwischen dem Druck in dem externen Kühlkreislauf 40 stromaufwärts des
Ansaugkanals 39 und dem Druck in der Ansaugkammer 13-1 stromabwärts des
Ansaugkanals 39. Mit einer großen Ausstoßverdrängung ist der Druck in der
Führungskammer 46-6 größer als
die Summe des Drucks in der Kompressionsmesskammer 46-5 und der
Federkraft der Einstellfeder 46-3, so dass der Ventilkörper 46-2 das
Ventilloch 46-4 öffnet.
Wenn das Elektromagnetventil 38 angeregt ist, wird die
Zirkulation von Kühlgas
in dem externen Kühlkreislauf 40 zugelassen.
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Wenn
die Taumelscheibe 24 die maximale Neigung mit einer niedrigen
Kühlungsbelastung
beibehält,
um die Ausstoßwirkung
zu bewirken, erreicht die Temperatur in dem Verdampfer 43 ein
Niveau, bei dem Vereisung auftritt. Der Temperatursensor 44 sendet
die Informationen der erfassten Temperatur in dem Verdampfer zum
Steuerungscomputer C. Wenn die erfasste Temperatur gleich oder niedriger
als die eingestellte Temperatur wird, weist der Steuerungscomputer
C die Entregung der Magnetspule 38-1 an. Wenn die Magnetspule 38-1 entregt
wird, ist der Druckzuführkanal 37 offen,
dabei wird die Ausstoßkammer 13-2 und
die Kurbelkammer 12-1 verbunden. Daher wird das Hochdruck-Kühlgas in
der Ausstoßkammer 13-2 über den
Druckzuführkanal 37 zur Kurbelkammer 12-1 zugeführt, was
den Druck innerhalb der Kurbelkammer 12-1 anhebt. Diese
Druckerhöhung
schiebt die Taumelscheibe 24 hin zur minimalen Neigungsposition.
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Wenn
die Taumelscheibe 24 gegen den Positionsbegrenzungsring 31 anstößt, wie
in 4 und 6 dargestellt, wird der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 24 minimal. Unter diesem minimalen Neigungsstatus,
wird die Ausstoßverdrängung und
die Menge an Kühlgas,
welches in den externen Kühlkreislauf 44 strömt, minimal.
Mit der minimalen Strömungsrate
an Kühlgas,
wird die Differenz zwischen dem Druck in der Kompressionsmesskammer 46-5 und
dem Druck in der Führungskammer 46-6 geringfügig und
die Summe des Drucks in der Kompressionskammer 46-5 und
der Federkraft der Einstellfeder 46-3 übersteigt den Druck in der
Führungskammer 46-6.
Infolgedessen schließt
der Ventilkörper 46-2 das
Ventilloch 46-4. Wenn das Elektromagnetventil 38 entregt
wird, wird die Zirkulation des Kühlgases
in dem externen Kühlkreislauf 40 verhindert.
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Mit
anderen Worten, bedeutet die Anreganweisung von dem Steuerungscomputer
C das Senden eines Kühlmittelzirkulationsanweisungssignals und
erlaubt dem Elektromagnetventil 38, wenn es angeregt ist,
dass Kühlgas
in dem externen Kühlkreislauf 40 zirkuliert.
Die Entreganweisung von dem Steuerungscomputer C bedeutet das Abschalten
des Kühlmittelzirkulationsanweisungssignals und
das Elektromagnetventil 38 verhindert, wenn es entregt ist,
dass Kühlgas
in dem externen Kühlkreislauf 40 zirkuliert.
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Da
der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 24 nicht
Null Grad ist, wird selbst mit diesem minimalen Neigungswinkel,
Kühlgas
von jeder Zylinderbohrung 11-1 zur Ausstoßkammer 13-2 abgeführt. Das
Kühlgas,
welches von jeder Zylinderbohrung 11 zur Ausstoßkammer 13-2 abgeführt wird, strömt durch
den Druckzuführkanal 37 zur
Kurbelkammer 12-1. Das Kühlgas in der Kurbelkammer 12-1 strömt durch
den Druckentlastungskanal 35 und den Begrenzungskanal 36 zur
Ansaugkammer 13-1. Das Kühlgas in der Ansaugkammer 13-1 wird
in die Zylinderbohrungen 11-1 angesaugt, um zur Ausstoßkammer 13-2 abgeführt zu werden.
Das heißt
mit dem minimalen Neigungswinkel der Taumelscheibe 24,
wird der Zirkulationskanal in dem Kompressor ausgebildet, indem
die Ausstoßkammer 13-2,
der Druckzuführkanal 37,
die Kurbelkammer 12-1, der Druckentlastungskanal 35,
der Begrenzungskanal 36, die Ansaugkammer 13-1 und
die Zylinderbohrungen 11-1 verbunden werden und das Schmieröl, welches
zusammen mit dem Kühlgas
strömt,
schmiert den Innenraum des Kompressors. Differenzdrücke werden
zwischen der Ausstoßkammer 13-2,
der Kurbelkammer 12-1 und der Ansaugkammer 13-1 erzeugt.
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Wenn
die Kühlbelastung
aus dem Zustand, der in 6 dargestellt ist, ansteigt,
erscheint dieser Anstieg in der Kühlbelastung als ein Anstieg
in der Temperatur in dem Verdampfer 43, so dass die Temperatur,
welche durch den Temperatursensor 44 erfasst wird, die
eingestellte Temperatur übersteigt.
Basierend auf dieser Veränderung
der erfassten Temperatur, weist der Steuerungscomputer C die Anregung
der Magnetspule 38-1 an. Infolgedessen wird die Magnetspule 38-1 angeregt,
um den Druckzuführkanal 37 zu
schließen,
so dass der Druck in der Kurbelkammer 12-1 über den
Druckentlastungskanal 35 und den Begrenzungskanal 36 entlastet
wird, um niedriger zu werden. Diese Druckverringerung verschiebt
die Taumelscheibe 24 aus der minimalen Neigungsposition
hin zur maximalen Neigungsposition.
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Wenn
die Neigung der Taumelscheibe 24 ansteigt, steigt die Menge
an Kühlgas,
welches von der Ansaugkammer 13-1 in die Zylinderbohrungen 11-1 angesaugt
wird an, was den Druck in den Ansaugkammern 13-1 schnell
verringert. Infolgedessen fällt der
Druck in der Kompressionsmesskammer 46-5 auch ab, so dass
der Druck in der Führungskammer 46-6 größer wird
als die Summe des Drucks in der Kompressionsmesskammer 46-5 und
der Federkraft der Einstellfeder 46-3. Infolgedessen öffnet der
Ventilkörper 46-2 das
Ventilloch 46-4 um die Zirkulation des Kühlgases
in dem externen Kühlkreislauf 40 wieder
zu starten.
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Die Öffnung/Schließung des
Ventillochs 46-4 durch den Ventilkörper 46-2 wird erreicht
durch Verschieben des Differenzdrucks in dem externen Kühlkreislauf
zwischen der Stelle stromaufwärts
und stromabwärts
von dem Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 von
einem Einstellwert, der durch die Federkraft der Einstellfeder 46-3 bestimmt
wird. Mit anderen Worten ist die Öffnung/Schließung des
Ventillochs 46-4, im Unterschied zum elektromagnetischen Öffnen/Schließen, nicht
die EIN/AUS-Wirkung und der Querschnittsbereich des Ventillochs 46-4,
durch den Kühlgas
strömt, ändert sich
kontinuierlich. Dementsprechend steigt die Menge an Kühlgas, welches von
der Ansaugkammer 13-1 in die Zylinderbohrungen 11-1 angesaugt
wird, langsam und die Ausstoßverdrängung steigt kontinuierlich.
Infolgedessen ändert
sich der Ausstoßdruck
kontinuierlich und verhindert auf diese Weise, dass die von dem
Kompressor benötigte
Drehmomentbelastung sich in einer kurzen Zeitdauer signifikant ändert. Aufgrunddessen
dass sich die Drehmomentbelastung des Kompressors nicht rapide verändert, wird
die Stoßverringerung
bewirkt, was ein primäres
Ziel des kupplungslosen Kompressors ist.
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Erfindungsgemäß ist einer
der zwei Druckpunkte in dem externen Kühlkreislauf zum Steuern des Öffnens/Schließens des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 stromaufwärts von
diesem Mechanismus 46 angeordnet und der andere Druckpunkt
ist stromabwärts
von dem Mechanismus 46 angeordnet. Dieser Druckführungsaufbau
hat den Vorteil, dass der Kanal zum Führen des Drucks zum Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 sehr
kurz gemacht werden kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in 7 veranschaulicht ist, wird nun beschrieben. In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Haltekammer 47 in dem Zylinderblock 11 ausgebildet.
Die Haltekammer 47 steht mit dem externen Kühlkreislauf 40 über den
Ansaugkanal 39 in Verbindung. Die Haltekammer 47 steht auch
mit der Ansaugkammer 13-1 über einen Anschluss 48 in
Verbindung. Ein Öffnungs/Schließ-Mechanismus 49 ist
in der Haltekammer 47 und ein Ventilkörper 50 ist in einem
Ventilgehäuse 53 untergebracht.
Der Ventilkörper 50 hat
einen Stangenabschnitt 51, dessen Endabschnitt gleitfähig in den
Zylinderblock 11 eingefügt
ist. Der Stangenabschnitt 51 hat einen Kopf 51-2,
der in den Anschluss 48 einführbar ist und einen axialen
Mittelabschnitt, durch den ein Begrenzungskanal 51-3 gebohrt
ist.
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Der
Ventilkörper 50 trennt
den Innenraum des Ventilgehäuses 53 in
eine Kompressionsmesskammer 53-1 und eine Führungskammer 53-2.
Die Kompressionsmesskammer 53-1 steht mit der Ansaugkammer 13-1 über die
Haltekammer 47 in Verbindung und die Führungskammer 53-2 steht
mit dem Ansaugkanal 39 in Verbindung. Der Ventilkörper 50 wird
in die Richtung zum Schließen
des Anschlusses 48 durch eine Einstellfeder 52,
die in der Kompressionsmesskammer 49-1 angeordnet ist,
gedrängt.
Der Differenzdruck zwischen dem Druck in dem Ansaugkanal 39 und
dem Druck in der Ansaugkammer 13-1 verändert sich entsprechend der
Menge an zirkulierendem Kühlgas.
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Wenn
das Elektromagnetventil 38 angeregt ist, wird der Neigungswinkel
der Taumelscheibe 24 maximal, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn
die Taumelscheibe 24 im maximalen Neigungswinkel ist, ist
die Differenz zwischen dem Druck in der Kompressionsmesskammer 53-1 und
dem Druck in der Führungskammer 53-2 groß und der Ventilkörper 50 öffnet den
Anschluss 48. Wenn das Elektromagnetventil 38 entregt
wird, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 24 minimiert,
was den Differenzdruck zwischen dem Druck in der Kompressionsmesskammer 53-1 und
dem Druck in der Führungskammer 53-2 verringert.
Infolgedessen schließt
der Ventilkörper 50 den
Anschluss 48, um die Zirkulation des Kühlgases in dem externen Kühlkreislauf 40 anzuhalten.
Selbst mit der unterbrochenen Zirkulation des Kühlgases, verbindet der Beschränkungskanal 51-3 die
Kurbelkammer 12-1 mit der Ansaugkammer 13-1, so
dass Kühlgas
durch den Kanal zirkulieren kann, der die Ausstoßkammer 13-2, die
Kurbelkammer 12-1, die Ansaugkammer 13-1 und die
Zylinderbohrungen 11-1 verbindet. Wenn das Elektromagnetventil 38 angeregt
ist, verändert
sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 24 vom minimalen
Winkel zum maximalen Winkel, was es dem Ventilkörper 50 erlaubt, den
Anschluss 48 zu öffnen wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
führt auch,
wie das erste Ausführungsbeispiel,
die Öffnung/Schließung des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 49 aus entsprechend
mit der Menge an zirkulierendem Kühlgas und hat den Vorteil der
Unterdrückung
der schaltbedingten Stöße und den
Vorteil der Gestattung der Ausbildung eines sehr kurzen Kanals zum
Führen des
Drucks zum Öffnungs/Schließ-Mechanismus 49.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in 8 veranschaulicht ist, wird nun beschrieben. In
diesem Ausführungsbeispiel
steht die Kompressionsmesskammer 46-5 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 über ein
Druckführungsrohr 44 mit
dem externen Kühlkreislauf 40 stromabwärts des
Verdampfers 43 in Verbindung. Die Führungskammer 46-6 steht über ein
Druckführungsrohr 55 mit
dem externen Kühlkreislauf 40 in
Verbindung und zwar stromaufwärts der
Position, wo das Druckführungsrohr 54 an
den externen Kühlkreislauf 40 angeschlossen
ist. Der Ventilkörper 46-2 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 öffnet oder
schließt
den Ansaugkanal 39.
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Der
Druck an der Verbindung zwischen dem Druckführungsrohr 55 und
dem externen Kühlkreislauf 40 ist
höher als
der Druck an der Verbindung zwischen dem Druckführungsrohr 54 und
dem externen Kühlkreislauf 40 und
der Differenzdruck dazwischen verändert sich entsprechend mit
einer Änderung
in der Menge an zirkulierendem Kühlgas.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Öffnung/Schließung des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 49 auch
gemäß einer
Menge an zirkulierendem Kühlgas
ausgeführt und
der Vorteil der Unterdrückung
von schaltungsbedingten Stößen kann
erreicht werden, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in 9 veranschaulicht ist, wird nun beschrieben. In
diesem Ausführungsbeispiel
steht die Druckmesskammer 46-5 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 über ein Druckführungsrohr 56 mit
dem externen Kühlkreislauf 40 zwischen
dem Kondensator 41 und dem Expansionsventil 42 in
Verbindung. Die Führungskammer 46-6 steht über ein
Druckführungsrohr 57 mit dem
externen Kühlkreislauf 40 stromaufwärts der
Position in Verbindung, wo das Druckführungsrohr 56 an den
externen Kühlkreislauf 40 angeschlossen
ist. Der Ventilkörper 46-2 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 46 öffnet oder
schließt
den Ansaugkanal 39.
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Der
Druck an der Verbindung zwischen dem Druckführungsrohr 57 und
dem externen Kühlkreislauf 40 ist
höher als
der Druck an der Verbindung zwischen dem Druckführungsrohr 56 und
dem externen Kühlkreislauf 40 und
der Differenzdruck dazwischen verändert sich entsprechend mit
einer Veränderung der
Menge an zirkulierendem Kühlgas.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Öffnung/Schließung des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 39 auch
entsprechend mit der Menge an zirkulierendem Kühlgas ausgeführt und
der Vorteil des Unterdrückens
der schaltungsbedingten Stöße wird
erreicht, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in den 10 und 11 veranschaulicht
ist, wird nun beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck
in der Kurbelkammer 12-1 durch ein Verdrängungssteuerventil 58 gesteuert.
Das Steuerventil 58 hat einen Druckführungsanschluss 59,
der mit der Ausstoßkammer 13-2 und
einem Ansaugdruckführungsanschluss 60 in
Verbindung, welcher mit dem Ansaugkanal 39 in Verbindung
steht. Ein Druckzuführanschluss 61 steht
mit dem Druckzuführkanal 37 in Verbindung.
Der Druck in einer Ansaugdruckmesskammer 62, die mit dem
Anschluss 59 in Verbindung steht, wird auf eine Seite einer
Membrane 63 angelegt und die Federkraft einer Einstellfeder 64 wird
auf die andere Seite der Membrane 63 angelegt. Die Federkraft
der Einstellfeder 64 wird an einen Ventilkörper 66 über die
Membrane 63 und eine Stange 65 übertragen.
Der Ventilkörper 66,
der die Federkraft einer Rückstellfeder 67 aufnimmt, öffnet oder
schließt ein
Ventilloch 68 gemäß einer
Veränderung
in dem Ansaugdruck in der Ansaugmesskammer 62, um entsprechend
die Verbindung zwischen dem Anschluss 59 und dem Anschluss 61 zuzulassen
oder zu sperren.
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Der
andere Aufbau ist der gleiche, wie der des Ausführungsbeispiels, das in 7 dargestellt ist,
außer
dass keine Begrenzungsfunktion des Kanals in dem Ventilkörper 50 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 49 vorgesehen
ist.
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Wenn
der Ansaugdruck hoch ist (die Kühlbelastung
groß ist)
während
die Magnetspule 38-1 des Elektromagnetventils 38 angeregt
ist und der Druckzuführkanal 37 geschlossen
ist, wird der Öffnungsbetrag
des Ventilkörpers 66 des
Verdrängungssteuerventils 58 kleiner,
was den Betrag an Kühlgas,
welches von der Ausstoßkammer 13-2 in
die Kurbelkammer 12-1 strömt, verringert. Infolgedessen
fällt der Druck
in der Kurbelkammer 12-1 ab, um die Neigung der Taumelscheibe
zu erhöhen.
Wenn der Ansaugdruck niedrig ist (die Kühlbelastung klein ist) wird
andererseits der Öffnungsbetrag
des Ventilkörpers 66 größer, was
die Menge an Kühlgas,
welches von der Ausstoßkammer 13-2 in
die Kurbelkammer 12-1 strömt, erhöht. Infolgedessen steigt der
Druck in der Kurbelkammer 12-1 an, um die Neigung der Taumelscheibe
zu verringern. Das heißt
die Ausstoßverdrängung wird
variabel und fortwährend
gesteuert.
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Wenn
das Elektromagnetventil 38 entregt wird, schließt der Ventilkörper 50 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 49 den
Anschluss 48 und wenn das Elektromagnetventil 38 angeregt
wird, öffnet
der Ventilkörper 50 den
Anschluss 48, wie in dem Ausführungsbeispiel, das in 7 dargestellt ist.
Dieses Ausführungsbeispiel
kann die Unterdrückung
der schaltungsbedingten Stöße zu einem
Zeitpunkt erreichen, bei dem die Zirkulation von Kühlgas anhält oder
startet, während
die variable Steuerung der Ausstoßverdrängung fortwährend ausgeführt wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in 12 veranschaulicht ist, wird
nun beschrieben. Der Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist ein verdrängungsvariabler
Kompressor mit einer Kupplung, die ein Verdrängungssteuerventil 58 hat,
welches an das hintere Gehäuse 13 angebracht
ist. Das Verdrängungssteuerventil 58 führt fortwährend die variable
Steuerung der Neigung der Taumelscheibe, wie in dem Ausführungsbeispiel,
das in 10 dargestellt ist, aus.
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In
dem hinteren Gehäuse 13 ist
in den Ausstoßkanal
ein Öffnungs/Schließ-Mechanismus 69 integriert,
dessen Ventilkörper 7Q in
die Richtung zum Schließen
eines Ventillochs 72 gedrängt wird und zwar durch eine
Federkraft einer Einstellfeder 71. Ein Durchgangsloch 70-1 ist in dem
Ventilkörper 70 ausgebildet.
Der Ventilkörper 70 schließt das Ventilloch 72 wenn
der Druck, welcher auf den Ventilkörper 70 aus der Richtung
der Ausstoßkammer 13-2 wirkt, gleich
oder kleiner als ein eingestellter Wert wird, der leicht größer als
der Druck in der Kurbelkammer 12-1 ist, der benötigt wird,
um die Taumelscheibe 24 von dem maximalen Neigungswinkel
zum minimalen Neigungswinkel zu verschieben. Wenn der Druck, welcher
auf den Ventilkörper 70 aus
der Richtung der Ausstoßkammer 13-2 wirkt,
den eingestellten Wert übersteigt, öffnet der
Ventilkörper 70 das
Ventilloch 72. Das heißt,
wenn der Differenzdruck zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite
des Ventilkörpers 70 unterhalb
eines gewissen Einstellpegels abfällt, wird das Ventilloch 72 geschlossen und
wenn dieser Differenzdruck einen gewissen eingestellten Pegel übersteigt,
wird das Ventilloch 72 geöffnet.
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Ohne
den Öffnungs/Schließ-Mechanismus 69,
strömt,
wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe von dem maximalen Neigungswinkel
zum minimalen Neigungswinkel verschoben wird, das meiste des Kühlgases,
welches zur Ausstoßkammer 13-2 abgeführt wird,
zum externen Kühlkreislauf 40 aus.
Wenn die Neigung der Taumelscheibe kleiner wird oder wenn der Ausstoßdruck sehr
niedrig wird, steigt der Druck in der Kurbelkammer 12-1 nicht
an und der Neigungswinkel der Taumelscheibe verschiebt sich nicht
ruhig zur minimalen Neigungsseite. Wenn jedoch gemäß diesem
Ausführungsbeispiel der
Neigungswinkel der Taumelscheibe sich hin zur minimalen Neigungsseite
bewegt, wird der Öffnungs/Schließ-Mechanismus 69 geschlossen,
was den Druck in der Kurbelkammer 12-1 sicher ansteigen
lässt.
Dies stellt den ruhigen Übergang
des Neigungswinkels der Taumelscheibe von der maximalen Neigungsseite
zur minimalen Neigungsseite sicher und erreicht auf diese Weise
eine sicherere Verdrängungssteuerung.
Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe minimal ist, wird der Öffnungs/Schließ-Mechanismus 69 geschlossen
und auf diese Weise tritt keine Vereisung in dem Verdampfer 43 auf.
Es ist möglich,
die wiederholte EIN/AUS-Wirkung der Elektromagnetkupplung in einem
Betrieb niedriger Belastung zu verhindern und auf diese Weise zu
verhindern, dass sich das Drehmoment durch die EIN/AUS-Wirkung der Elektromagnetkupplung
verändert.
Weil die Öffnung/Schließung des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 69 entsprechend
einer Änderung
des Drucks in der Ausstoßkammer 13-2 ausgeführt wird,
ist die Öffnung/Schließung des
Ventillochs 72, anders wie in dem elektromagnetischen Öffnen/Schließen, nicht die
EIN/AUS-Wirkung
und der Querschnittsbereich des Ventillochs 72, durch den
Kühlgas
strömt,
verändert
sich kontinuierlich. Dementsprechend verändert sich der Ausstoßdruck kontinuierlich,
um zu verhindern, dass sich die Drehmomentbelastung in dem Kompressor
signifikant verändert.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
das in 13 veranschaulicht ist, wird
nun beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
steht eine Kompressionsmesskammer 74 in einem Öffnungs/Schließ-Mechanismus 73 über ein
Druckführungsrohr 75 mit
dem externen Kühlkreislauf 40 stromabwärts des
Verdampfers 43 in Verbindung. Eine Führungskammer 76 steht über ein
Druckführungsrohr 77 mit
dem externen Kühlkreislauf 40 stromaufwärts der
Position in Verbindung, wo das Druckführungsrohr 75 an den
externen Kühlkreislauf 40 angeschlossen
ist. Ein Ventilkörper 78 des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 73 öffnet oder
schließt
einen Ausstoßkanal 79.
Eine Einstellfeder 80 drängt den Ventilkörper 78 in
die Richtung zum Schließen
des Ausstoßkanals 79.
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Der
Druck an der Position, wo das Druckführungsrohr 77 an den
externen Kühlkreislauf 40 angeschlossen
ist, ist höher
als der Druck an der Position, wo das Druckführungsrohr 75 an den
externen Kühlkreislauf 40 angeschlossen
ist und der Differenzdruck dazwischen variiert gemäß einer
Veränderung des
zirkulierenden Kühlgases.
Dieses Ausführungsbeispiel
führt auch
die Öffnung/Schließung des Öffnungs/Schließ-Mechanismus 73 gemäß einer
Menge an zirkulierendem Kühlgas
aus und kann den Vorteil des Unterdrückens der schaltungsbedingten
Stöße aufweisen,
wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Obwohl
sieben Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung hierin beschrieben wurden, sollte es
jenen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, ersichtlich
sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen
Formen ausgeführt
werden kann, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Im Besonderen
sollte beachtet werden, dass die Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt sein
kann.
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Diese
Erfindung kann für
andere Typen von verdrängungsvariablen
Kompressoren verwendet werden, welche den Druck zu der Steuerdruckkammer
von dem Ausstoßdruckbereich
zuführen
und den Druck zum Ansaugdruckbereich von der Steuerdruckkammer abführen, um
die Verdrängung
zu verändern.