CN116194669A - 用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件以及径向活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于径向活塞式压缩机的活塞‑缸组件，该活塞‑缸组件包括驱动轴(4)，该驱动轴具有用于将活塞的运动导引至上止点的筒状偏心件(6)并且具有用于将活塞的运动导引至下止点的筒状活塞导引环(13)，其中，偏心件和活塞导引环两者都借助于各自的凹形/凸形的接触表面来连接至活塞，以用于力的正传递。

Description

用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件以及径向活塞式压 缩机

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件并且涉及径向活塞式压缩机，该径向活塞式压缩机具有布置成沿周向方向均匀地分布的多个活塞-缸组件。特别地，本发明涉及用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件，该径向活塞式压缩机用于压缩制冷剂，其中，CO₂(制冷剂R744)用作制冷剂。所述制冷剂在高压范围内被压缩至140巴或更高的压力，并且因此活塞-缸组件出现高机械载荷。

背景技术

文件EP 1 553 291A2涉及一种往复活塞式机器，该往复活塞式机器意在适合作为CO₂车辆空气调节系统的压缩机。往复活塞式机器具有：径向定向的活塞-缸单元，活塞-缸单元布置成在圆周上均匀地分布；以及偏心轴。偏心轴延伸穿过将气缸封闭的壳体并且利用其偏心以控制活塞的冲程、即活塞在活塞运动的上止点方向上的径向向外定向的压缩运动。活塞的返回运动由接合在活塞的凹部中的共同控制环控制(特别地参见EP 1553 291A2的图3)。不利的是，控制环经由内部控制表面来控制与活塞的滑动接触。这种滑动接触可能导致磨损和部件故障。更不利的是，活塞本体在其面向偏心件的端部处具有平面接触表面(“内端部表面15”)，活塞通过该平面接触表面与布置在偏心件上的滚动接触轴承的外环直接接触。因此，活塞本体暴露于高载荷。活塞与轴承外环之间的接触表面也发生了持续的变化。

文件DE 10 2012 005 297A1公开了一种用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件，该活塞-缸组件意在适用于对制冷剂CO₂(制冷剂R744)进行压缩。在缸膛中布置成沿周向方向均匀地分布的活塞的冲程运动经由布置在驱动轴上的偏心件产生。偏心件具有带轴承外环的滚动接触轴承。传动元件呈连接杆形式，该连接杆经由凹形支承表面支承在轴承外环的外壳表面上。在连接杆的与支承表面间隔开的端部处设置有连接杆眼，经由该连接杆眼，连接杆借助于活塞销以铰接的方式连接至活塞。因此，活塞具有用于活塞销的接纳孔。

从DE 10 2012 005 297A1已知的活塞-缸组件的缺点是：在活塞的沿上止点(TDC)方向的冲程运动/压缩运动的范围内产生的力较高；以及在活塞的沿下止点(BDC)方向的抽吸运动的范围内产生的力经由活塞销作用在连接杆上并且作用在活塞上。特别是在用于制冷剂CO₂的径向活塞式压缩机的情况下，在压缩机中出现高压并因此产生大的力和表面压力，活塞销和连接杆上用于活塞销的接纳区域构成承受临界载荷的部件区域。特别是在例如用于机动车辆的空气调节系统的小尺寸的径向活塞式压缩机的情况下，活塞具有小直径并且活塞销同样能够仅具有小直径。由于用于制冷剂CO₂的径向活塞式压缩机的活塞-缸组件暴露于高载荷，在从DE10 2012 005 297A1已知的设计的情况下，出现非常高的表面压力，特别是在活塞销/连接杆眼的连接区域中。因此，存在活塞销和/或连接杆在连接杆眼的区域中发生磨损以及过早的部件故障的风险。

因为在活塞销的接纳孔区域中产生的高载荷，活塞本身也暴露于高表面压力。因此，磨损和过早的部件故障也可能在活塞的情况下发生。另一缺点是用于活塞销的接纳孔使活塞机械地弱化。

此外，在从文件DE 10 2012 005 297A1已知的活塞-缸组件的情况下的缺点是：连接杆占据了大量的结构空间并且具有相对复杂的形状。连接杆在径向方向上延伸很大的长度，并且在其面向活塞的端部处具有连接杆眼以及在其面向偏心件的端部处具有与横截面为L形的控制环相互作用的操作表面。返回运动经由控制环被传递至活塞。

发明内容

本发明基于下述目的：提供一种坚固且同时紧凑、即占据较少结构空间的活塞-缸组件。意图在于即使在高压缩压力下也不会发生活塞的机械弱化并且也不会出现相对较小的表面压力。本发明的目的还在于提供一种坚固的径向活塞式压缩机，该径向活塞式压缩机适用于在制冷剂CO₂的压缩期间出现的较高的压力和较大的力。

该目的通过一种具有独立专利权利要求1的特征的活塞-缸组件并且通过一种具有专利权利要求11的特征的径向活塞式压缩机来实现。有益的发展从从属权利要求、下面的描述以及附图中得出。

根据本发明的用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件包括：活塞；缸膛，活塞沿着该缸膛的中心线以可移位的方式布置在缸膛中；驱动轴，该驱动轴具有旋转轴线并且具有筒状偏心件，偏心件的中心点与驱动轴的旋转轴线间隔开，其中，在驱动轴的旋转运动期间，活塞能够通过筒状偏心件在缸膛中沿径向方向向外移动远离驱动轴，直到上止点(TDC)；以及传动元件，该传动元件将偏心件的运动传递至活塞，以用于产生活塞在缸膛中远离驱动轴的向外运动，其中，传动元件具有第一支承表面，传动元件利用该第一支承表面支承在偏心件的筒状表面上。

根据本发明，活塞具有面向传动元件的凹形的第一操作表面，并且传动元件具有面向第一操作表面的凸形的第二支承表面，其中，第一操作表面和第二支承表面形成在偏心件的周向方向上有效的形状配合连接，并且设置有筒状的活塞导引环，活塞能够在缸膛中从上止点(TDC)沿径向方向向内朝向驱动轴移动，直到下止点(BDC)，其中，活塞具有凸形的第二操作表面，该第二操作表面面向活塞导引环的内壳表面，并且与活塞导引环的内壳表面一起形成形状配合连接，该形状配合连接在缸膛的中心线方向上是有效的。

在本发明的范围内，活塞的冲程运动因此由偏心件经由第一支承表面传递至传动元件，并且传动元件将冲程运动经由传动元件的凸形的第二支承表面以及活塞的凹形的第一操作表面传递至活塞。同时，凸形的第二操作表面形成在活塞上并且操作性地连接至活塞导引环的内壳表面。活塞导引环导致活塞从上止点TDC至下止点BDC的返回运动。

在根据本发明的活塞-缸组件的情况下，即使在高压缩压力下，在传动元件的凸形的第二支承表面与活塞的凹形的第一操作表面之间的接触表面处出现的表面压力也显著小于在从文件DE 10 2012 005 297A1已知的设计的情况下于活塞销、连接杆眼以及活塞本体中用于活塞销的接纳孔的区域中出现的表面压力。由于第二支承表面和第一操作表面的形状，传动元件的凸形的第二支承表面与活塞的凹形的第一操作表面之间的接触表面具有如此大的尺寸，使得即使在径向活塞式压缩机中对于制冷剂CO₂出现的高压缩压力下，表面压力也不会到达临界值。因此避免了过早的部件磨损，并且部件达到了所需的使用寿命。

在根据本发明的设计的情况下，传动元件可以非常紧凑，并且因此其仅占用少量的结构空间，因为传动元件不连接至活塞并且不需要在传动元件上形成与控制环相互作用的操作表面，返回运动经由该控制环传递至活塞。这是因为，为了将返回运动传递至活塞，根据本发明，活塞导引环以其内壳表面经由形成在活塞本体上的第二操作表面而直接作用在活塞上。因此，传动元件可以非常紧凑，并且就其形状和材料选择两者而言，可以特别适合于其将压缩冲程的冲程运动传递至活塞的任务并同时占据尽可能小的结构空间。在压缩冲程期间，最大的机械载荷出现在活塞的操作周期期间。因此，有利的是，根据本发明的设计使得能够将传动元件设计成使得其最佳地适合于压缩冲程运动的传递任务。

传动元件的第一支承表面可以被设计为平坦表面、例如呈圆盘形式的平坦表面。在这种情况下，平坦表面与偏心件的筒状壳表面或者与布置在偏心件的壳表面上的滚动接触轴承的筒状外环相互作用。

根据本发明的一个实施方式，传动元件的第一支承表面是具有第一支承表面半径的平坦表面或凹形筒状壳部分，第一支承表面半径对应于偏心件的筒状壳表面的半径。如果第一支承表面被设计为平坦表面，则在第一操作表面与偏心件的筒状壳表面之间存在线性接触。如果传动元件的第一支承表面被设计为凹形的筒形壳部分，则与具有平坦的第一支承表面的实施方式相比，在偏心件与传动元件之间实现了更大的接触表面，这在给定的机械载荷下导致更小的表面压力。

根据本发明的一个实施方式，设置的是，传动元件的第二支承表面是具有第二支承表面半径的筒形壳部分，并且活塞的第一操作表面是具有第一操作表面半径的筒形壳部分，或者其中，传动元件的第二支承表面是具有第二支承表面半径的球形表面部分，并且活塞的第一操作表面是具有第一操作表面半径的球窝，其中，第二支承表面半径和第一操作表面半径在尺寸上相同。

如果传动元件的第二支承表面以及活塞的第一操作表面被设计为具有相同半径的筒形壳部分，则活塞被固定以防止围绕其纵向轴线旋转。如果对活塞相对于缸膛和其中布置有缸膛的壳体的恒定角位置感兴趣，则这种防止活塞旋转的固定可能是方便且有利的。例如，活塞可以具有活塞阀，该活塞阀必须与流入通道相互作用，该流入通道布置在壳体中并且用于待压缩的流体。

为了防止被设计为筒形壳部分的传动元件在轴向方向上移动，必须进行轴向固定。这种轴向固定可以例如通过沿径向方向突出的推力表面和/或通过插入到活塞本体或壳体的凹槽中的推力环、卡环或类似元件来形成。

如果传动元件的第二支承表面被设计为球形表面部分，并且活塞的第一操作表面被设计为具有相同半径的球窝，则活塞可以围绕其纵向轴线旋转。然而，由于传动元件与活塞之间的球帽形接触表面将传动元件沿轴向方向保持到位，因此不必防止其在轴向方向上移动。传动元件通过球形表面部分和球窝而自动地相对于活塞的轴线轴向固定/对中。因此，不需要传动元件的附加轴向固定。

根据本发明的一个实施方式，设置的是，活塞的第二操作表面是具有第二操作表面半径的筒形壳部分，其中，传动元件的第二支承表面半径和活塞的第二操作表面半径具有相同的中心点，其中，偏心件的筒状表面上的中心点是缸膛的中心线穿透偏心件的筒状表面的点，并且其中，偏心件的半径与活塞的第二操作表面半径之和对应于活塞导引环的内壳表面的半径。由此实现的效果是，呈圆环形式的活塞导引环及其内壳表面永远不会、即不在偏心件的任何角度位置中与活塞的第二操作表面失去接触。活塞导引环由此总是与相应的活塞接触(不失去接触)。因此，避免了活塞导引环与活塞之间的附加接触变化和滑动移位运动，并且这具有动态优势以及在磨损方面的优势。因此也获得了声学优势，因为不会产生卡嗒卡嗒的噪音。

根据本发明的一个实施方式，传动元件的第二支承表面与活塞的第一操作表面之间并且/或者偏心件的筒状表面与传动元件的第一支承表面之间的接触区域在相对于所述表面的曲率半径横向的方向上稍微凸起。接触区域的这种凸形形状也被称为“球形形状”。所提及的接触区域的凸形形状或球形形状的优势在于，偏心件轴线与活塞轴线法线之间可能存在的角度失准得到补偿。因此，即使偏心件轴线与活塞的纵向轴线不完全成直角，力也可以容易地从偏心件传递至传动元件，并且从传动元件传递至活塞。借助于接触区域的凸形形状或球形形状，根据本发明的活塞-缸组件对制造引起的偏差或在操作过程期间产生的偏差不敏感，偏心件旋转轴线与活塞纵向轴线之间的角度偏离90°的值。

偏心件可以是连接至驱动轴的筒状圆盘。替代性地，偏心件可以与驱动轴一体形成并可以与驱动轴成一件式。

传动元件基本上可以以其第一支承表面直接支承在偏心件的筒状壳表面上。在这种情况下，偏心件的筒状表面是偏心件本身的筒状壳表面。

根据本发明的一个实施方式，设置的是，偏心件的筒状表面是滚动接触轴承的外环的筒状壳表面，滚动接触轴承从而布置在偏心件上。滚动接触轴承的滚动接触本体可以与偏心件的壳表面直接接触，或者在滚动接触本体与偏心件的壳表面之间布置有轴承内环。然后，轴承外环的壳表面形成偏心件的筒状表面，所述筒状表面从而与传动元件的第一支承表面相互作用。借助于滚动接触轴承，与传动元件以其第一支承表面直接支承在偏心件的壳表面上的设计相比，偏心件与传动元件之间的摩擦显著减小。

根据本发明的一个实施方式，设置有两个活塞导引环，这两个活塞导引环布置成在偏心件的轴向方向上彼此间隔开，其中，在活塞上形成有两个第二操作表面，其中，在各自情况下，一个第二操作表面被分配给活塞导引环的内壳表面。因此，可以避免由于将回程力单侧地引入活塞而导致活塞围绕垂直于其纵向轴线延伸的轴线倾斜。因此，回程力在活塞中心线的两侧上被对称地引入到活塞中。因此，活塞不会倾斜并且能够得到更好的导引。

根据本发明的一个实施方式，形成在活塞上的第二操作表面的至少部分或者形成在活塞上的第二操作表面的部分相对于活塞的与传动元件相互作用的第一操作表面而在垂直于活塞的中心线的方向上向外偏移，并且在活塞的中心线的方向上径向向外地间隔开。以此方式，活塞-缸组件在偏心件的轴向方向和径向方向上占据很小的结构空间并且是非常紧凑的。

根据本发明的一个实施方式，传动元件由具有小滑动摩擦系数的金属或金属合金制成，特别是由铜、青铜或黄铜合金制成。借助于在根据本发明的设计的情况下传动元件所承受的小表面压力，传动元件的材料可以被选定成使得传动元件与偏心件的筒状表面或活塞的第一操作表面之间的滑动摩擦最小化。除了滑动摩擦较小的优势之外，通过对材料进行选择，还可以实现紧急操作和润滑不足方面的有利特性。

根据本发明的一个实施方式，传动元件的第一支承表面和/或活塞的第一操作表面具有一个或多个形成润滑剂储存部的凹部。因此，总是能确保向接触表面供应足够的润滑剂。

附图说明

下面将参照附图更详细地说明本发明，在附图中，在各自情况下是示意性的，

图1以径向半截面示出了根据本发明的活塞-缸组件的第一实施方式；

图2以径向半截面示出了根据本发明的活塞-缸组件的第二实施方式；

图3示出了来自图2的区域D的放大图示；

图4以径向半截面示出了根据本发明的活塞-缸组件的第三实施方式；

图5以分解图示出了根据本发明的活塞-缸组件的第四实施方式；

图6以立体图示出了作为单独部件的活塞和传动元件；

图7示出了根据本发明的具有活塞-缸组件的径向活塞式压缩机；

图8示出了本发明的第二实施方式和第四实施方式的对比并置图。

具体实施方式

图1以径向半截面示出了根据本发明的活塞-缸组件的第一实施方式。活塞-缸组件包括在图1中未具体图示的驱动轴4。图1中仅指示了驱动轴4的旋转轴线5。活塞1布置成围绕驱动轴4沿周向方向分布。缸膛2的中心线3在驱动轴4的旋转轴线5中相交，为了更清楚起见在图1中未图示缸膛2。筒状偏心件6被设计为驱动轴4的一体部分，或者被设计为与驱动轴4连接以与其一起旋转的部件。偏心件6的中心点7布置成与驱动轴4的旋转轴线5偏移一段距离以产生偏心率。偏心件6具有作为壳表面的筒状表面10，该筒状表面10具有半径17。

根据本发明的活塞-缸组件还包括筒状活塞导引环13，该筒状活塞导引环13具有内壳表面14。

传动元件8布置在活塞-缸组件的偏心件6与活塞1之间。传动元件8用于将偏心件6的冲程传递至活塞1，使得活塞1执行在上止点TDC的方向上的压缩运动。在图1中图示的示例性实施方式中，传动元件8经由第一支承表面9直接支承在偏心件6的筒状表面10上。在图1中图示的示例性实施方式中，第一支承表面9被设计为具有第一支承表面半径16的凹弧形的筒形壳部分表面。第一支承表面半径16在此对应于筒状表面10的半径17。第一支承表面9和筒状表面10因此彼此互补。原则上，第一支承表面9也可以具有不同于圆环形状的凹形形状。

传动元件8具有凸形的第二支承表面12。在图1中图示的示例性实施方式中，第二支承表面12被设计为具有第二支承表面半径19的筒形壳部分表面。原则上，代替筒形壳部分形状，第二支承表面12也可以具有不同于筒状形状的凸形形状。活塞1经由形成在活塞1上的第一操作表面11而支承在传动元件8的第二支承表面12上。活塞1的第一操作表面11是凹形形状的。在图示的示例性实施方式中，活塞1的第一操作表面11被设计为具有第一操作表面半径22的凹形的筒形壳部分表面，该第一操作表面半径22对应于第二支承表面半径19。因此，活塞1的第一操作表面11和传动元件8的第二支承表面12以彼此互补的方式形成。原则上，活塞1的第一操作表面11也可以具有不同于筒状形状的凹形形状。

在活塞1上形成有凸形形状的第二操作表面15。在图示的示例性实施方式中，活塞1的第二操作表面15是具有第二操作表面半径20的筒形壳部分表面。活塞经由第二操作表面15与活塞导引环13的内壳表面14形状配合地接合。该形状配合在缸膛2的中心线3的方向上是有效的。借助于活塞导引环13，返回运动被传递至活塞1的第二操作表面15，即活塞1从活塞运动的上止点TDC移动到下止点BDC的运动。

在图1中图示的示例性实施方式中，传动元件8的第二支承表面半径19和活塞1的第二操作表面半径22具有同一中心点21。中心点21在此对应于缸膛2的中心线3穿透偏心件6的筒状表面10的点。通过这种设计措施所实现的效果是筒状表面10的半径17与活塞1的第二操作表面半径22之和对应于活塞导引环13的内壳表面14的半径23。由此实现的效果是活塞导引环13及其内壳表面14永远不会与活塞1的第二操作表面15失去接触、即不在偏心件6或驱动轴4的任何角度位置中与活塞1的第二操作表面15失去接触。活塞导引环13因此总是与相应的活塞1接触(不失去接触)。因此，避免了活塞导引环13与活塞1之间的附加接触变化和滑动移位运动，而且这在运动顺序的运动学方面具有动态优势，并且在磨损方面具有优势。因此也实现了声学优势，因为不会产生卡嗒卡嗒的噪音或其他恼人的噪音。

活塞导引环13在偏心件6上导引活塞1(或者在轴承外环25上，参见下面的示例性实施方式二、示例性实施方式三和示例性实施方式四)，并且在活塞1的向下运动/返回运动期间防止活塞1从筒状表面10(或者从滚动接触轴承26的外环25的外壳表面24)上“提升”。活塞导引环13在第二操作表面15上滑动，该第二操作表面15形成在活塞1上。活塞导引环13保持活塞1和传动元件8与偏心件6滑动接触(或者与布置在该偏心件上的滚动接触轴承26的轴承外环25滑动接触，根据下面描述的本发明的实施方式)。

图2以径向半截面示出了根据本发明的活塞-缸组件的第二实施方式。该第二实施方式与图1图示的第一实施方式的不同之处在于，滚动接触轴承26借助于外环25和滚动接触本体28来布置在偏心件6上。传动元件8不像在第一实施方式中那样直接支承在偏心件6的壳表面上，而是支承在轴承外环25的外壳表面24上。在本发明的第二实施方式中，偏心件的筒状壳表面10因此由滚动接触轴承26的轴承外环25的外壳表面24形成。在其他方面，第一示例性实施方式的描述也适用于第二示例性实施方式。

滚动接触轴承26布置在偏心件6上。更准确地说，在图示的示例性实施方式中，滚动接触轴承26的滚动接触本体28直接在偏心件6的壳表面上滚动。原则上，也可能设置有滚动接触本体28在其上滚动的轴承内环。在所示的示例性实施方式中，滚动接触本体28由保持架29保持或者由保持架29导引。滚动接触轴承26可以被设计为例如滚针轴承或筒状辊轴承。

通过使用滚动接触轴承26可以获得许多优势。首先，与本发明的第一实施方式相比，摩擦显著减小。其次，轴承外环25的外壳表面24可以比偏心件6的壳表面更简单地硬化。特别是当偏心件6与驱动轴4(图2中未图示)形成为一件式时，情况更是如此。对传动元件8通过其第一支承表面9所支承的表面进行硬化可能是有利的。特别是在用于制冷剂CO₂的径向活塞式压缩机的情况下，可能需要传动元件8经由其第一支承表面所接触的表面的硬化，以便避免由于出现较高的力和表面压力而导致的过早磨损。然后，使滚动接触轴承26的作为单个部件的单独外环硬化比使偏心件6的与驱动轴4一体形成且形成为一件式的壳表面硬化更简单。

图3示出了图2的第二示例性实施方式的区域D的放大图示。示出了活塞导引环13的内壳表面14的半径23和筒状表面10的半径17，筒状表面10由滚动接触轴承26的外环25的外壳表面24形成。此外，示出了第一支承表面半径16和第二操作表面半径20。

图4以径向半截面示出了根据本发明的活塞-缸组件的第三实施方式。第三实施方式基本上对应于本发明的第二实施方式，唯一的区别在于传动元件8的设计。在本发明的根据图4的第三实施方式的情况下，第一支承表面9被设计为平坦的圆形表面或呈圆盘形状的表面，而不是如第二示例性实施方式的情况中那样被设计为凹弧形表面。可以看出，在平坦支承表面9与轴承外环25的外壳表面24之间的各个接触点处，传动元件8由于偏心件6的运动而相对于活塞1倾斜。传动元件8以其凸形的第二支承表面12相对于活塞1的凹形的第一操作表面11滑动。传动元件8同样以其平坦的第一支承表面9相对于滚动接触轴承26的外环25的外壳表面24滑动。

图5以分解图示出了根据本发明的活塞-缸组件的第四实施方式。恰好与第二实施方式和第三实施方式的情况一样，传动元件8支承在滚动接触轴承26的外环25上。在图5中未图示偏心件6。活塞1的第二操作表面15也以与第一实施方式至第三实施方式的情况完全相同的方式形成，并以与第一实施方式至第三实施方式的情况完全相同的方式与活塞导引环13的内壳表面14相互作用。根据图4的第四实施方式的不同之处在于：传动元件8的设计，该传动元件8具有凸形的、球帽形状的第二支承表面12和平坦的第一支承表面9；以及活塞1的设计，该活塞1具有凹形的第一操作表面11(隐藏在图4中)，该第一操作表面11呈球窝形状并且与第二支承表面12相互作用。

基本功能对应于本发明的第一实施方式至第三实施方式的基本功能。传动元件8的第二支承表面12的球帽形状和活塞1的第一操作表面11的球窝形状提供了附加的优势：

·传动元件8以轴向固定的方式容纳在活塞1的球窝中。在设计为球形帽的第二支承表面12和设计为球窝的第一操作表面11的情况下，可以省去附加的轴向固定，以便防止传动元件8轴向地移动(而且在传动元件8具有第二支承表面12的筒形壳部分的情况下需要这种轴向固定)。

·驱动轴4(图4中未图示)相对于缸膛2(图4中未图示)的中心线3的倾斜位置可以通过根据第四示例性实施方式的球窝和球形区段的配对来补偿。

·如果如图5中图示，仅设置有单个活塞导引环13，则活塞1与活塞导引环13的相对侧部上的缸膛2之间的导引长度可以实现直到活塞底部。如果活塞长度相同，则由此实现活塞1的更好导引。

图6图示了根据本发明的第四实施方式的作为单独部件的活塞1和传动元件8。活塞1的凹形的、球帽形的第一操作表面11形成球窝(或球形中空部)，在活塞-缸组件的组装状态下，传动元件8的凸形的、球帽形的第二支承表面12容纳在该球窝中。

传动元件8的面向偏心件6的下侧部(图6中未图示)是平面、即第一支承表面9是平面。由平坦的第一支承表面9实现的效果是传动元件8可以相对于活塞1在周向方向上自由旋转。借助于与轴承外环25(图6中未图示)的外壳表面24的线性接触，传动元件8上的表面压力确实高于根据本发明的第二实施方式所设计的传动元件8的情况。然而，如果传动元件8例如由滚动接触轴承钢形成并且被硬化(例如100Cr6硬化钢)，则传动元件8可以承受增加的表面压力。

在图示的示例性实施方式中，传动元件8的第一支承表面9和活塞1的第一操作表面11具有凹部30，该凹部30形成润滑剂储存部。润滑剂(例如润滑油)聚集在凹部30中。所述润滑剂储存部确保接触表面中总是存在足够量的润滑剂。

图7示意性地示出了根据本发明的具有活塞-缸组件的径向活塞式压缩机。在图示的示例性实施方式中，活塞-缸组件根据本发明的第二实施方式以示例的方式进行设计，即传动元件8具有筒形部分形状的凹形的第一支承表面9，并且传动元件8的第二支承表面12呈筒形部分形状并与活塞1的筒形部分形状的第一操作表面11相互作用。不言而喻，活塞-缸组件也可以根据本发明的第一实施方式、第三实施方式或第四实施方式来设计。

缸膛2布置在缸体27中。各个活塞1由偏心件6经由单个驱动轴4驱动。为了更清楚地实现，图7中没有图示出完整的径向活塞式压缩机的任何细节。例如，省略了所有的阀装置以及制冷剂的流入通道和流出通道。由于根据本发明的活塞-缸组件，根据图7的径向活塞式压缩机在径向方向上并且在轴向方向上都很小，即该径向活塞式压缩机在以上提及的两个方向上占据很小的结构空间。

图8再次以对比并置的方式图示了本发明的第二实施方式与第四实施方式之间的差异。左手侧上的A)的图示示出了本发明的第二实施方式。传动元件8具有被设计为凹形的筒形壳部分表面的第一支承表面9以及被设计为凸形的筒形壳部分表面的第二支承表面12。相应地，活塞1的第一操作表面11被设计成凹形的筒形壳部分表面。在右手侧上于B)处图示了本发明的第四实施方式。传动元件8具有平坦的第一支承表面9以及被设计为球形表面部分或球形表面部分的第二支承表面12。活塞1的第一操作表面11相应地被设计成球窝。

如果在本专利权利要求或本说明书中，关于表面或半径的讨论是：一个表面对应于另一表面，一个表面与另一表面互补，或者一个半径对应于另一半径，这并不必然意味着表面或半径必须完全相同地形成。为了获得良好的接触表面并避免出现所谓的“边缘支承”(即，其中仅接触表面的部分区域承受载荷的布置)，第二支承表面半径19例如总是比活塞1上的第一操作表面半径22稍小。出于同一原因，例如在传动元件8上的第一支承表面半径9总是比筒状表面10的半径17或滚动接触轴承26的外环25的外壳表面24的半径稍大。

附图标记列表

1活塞

2缸膛

3缸膛的中心线

4驱动轴

5驱动轴的旋转轴线

6偏心件

7偏心件的中心点

8传动元件

9传动元件的第一支承表面

10筒状表面

11活塞的第一操作表面

12传动元件的第二支承表面

13活塞导引环

14活塞导引环的内壳表面

15活塞的第二操作表面

16第一支承表面半径

17筒状表面的半径

19第二支承表面半径

20第二操作表面半径

21中心点

22第一操作表面半径

23活塞导引环的内壳表面的半径

24外壳表面

25外环

26滚动接触轴承

27缸体

28滚动接触本体

29保持架

30凹部

Claims (11)

1.一种用于径向活塞式压缩机的活塞-缸组件，所述活塞-缸组件包括：

活塞(1)；

缸膛(2)，所述活塞(1)沿着所述缸膛(2)的中心线(3)以可移位的方式布置在所述缸膛(2)中；

驱动轴(4)，所述驱动轴(4)具有旋转轴线(5)并且具有筒状偏心件(6)，所述筒状偏心件(6)的中心点(7)与所述驱动轴(4)的所述旋转轴线(5)间隔开，其中，在所述驱动轴(4)的旋转运动期间，所述活塞(1)能够通过所述筒状偏心件(6)在所述缸膛(2)中沿径向方向向外移动远离所述驱动轴(4)，直到上止点(TDC)；以及

传动元件(8)，所述传动元件(8)将所述偏心件(6)的运动传递至所述活塞(1)，以用于产生所述活塞(1)在所述缸膛(2)中远离所述驱动轴(4)的向外运动，其中，所述传动元件(8)具有第一支承表面(9)，所述传动元件(8)利用所述第一支承表面(9)支承在所述偏心件(6)的筒状表面(10)上；

其特征在于，

所述活塞(1)具有面向所述传动元件(8)的凹形的第一操作表面(11)，并且所述传动元件(8)具有面向所述第一操作表面(11)的凸形的第二支承表面(12)，

其中，所述第一操作表面(11)和所述第二支承表面(12)形成在所述偏心件(6)的周向方向上有效的形状配合连接，

并且设置有筒状的活塞导引环(13)，所述活塞(1)能够通过所述活塞导引环(13)在所述缸膛(2)中从所述上止点(TDC)沿所述径向方向向内朝向所述驱动轴(4)移动，直到下止点(BDC)，其中，所述活塞(1)具有凸形的第二操作表面(15)，所述第二操作表面(15)面向所述活塞导引环(13)的内壳表面(14)并且与所述活塞导引环(13)的所述内壳表面(14)一起形成在所述缸膛(2)的所述中心线(3)的方向上有效的形状配合连接。

2.根据权利要求1所述的活塞-缸组件，其中，所述传动元件(8)的所述第一支承表面(9)是具有第一支承表面半径(16)的平坦表面或凹形的筒形壳部分，所述第一支承表面半径(16)对应于所述偏心件(6)的所述筒状表面(10)的半径(17)。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞-缸组件，其中，所述传动元件(8)的所述第二支承表面(12)和所述活塞(1)的所述第一操作表面(11)是具有第二支承表面半径(19)的筒形壳部分，或者其中，所述传动元件(8)的所述第二支承表面(12)是球形表面部分，并且所述活塞(1)的所述第一操作表面(18)是具有第二支承表面半径(19)的球窝。

4.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，所述活塞(1)的所述第二操作表面(15)是具有第二操作表面半径(20)的筒形壳部分，其中，所述第二支承表面半径(19)和所述第二操作表面半径(20)具有同一中心点(21)，其中，所述偏心件(6)的所述筒状表面(10)上的所述中心点(21)是所述缸膛(2)的所述中心线(3)穿透所述偏心件(6)的所述筒状表面(10)的点，并且其中，所述偏心件(6)的所述筒状表面(10)的所述半径(17)与所述活塞(1)的所述第二操作表面半径(20)之和对应于所述活塞导引环(13)的所述内壳表面(14)的半径(23)。

5.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，所述传动元件(8)的所述第二支承表面(12)与所述活塞(1)的所述第一操作表面(11)之间并且/或者所述偏心件(6)的所述筒状表面(10)与所述传动元件(8)的所述第一支承表面(9)之间的接触区域在相对于所述表面的曲率半径横向的方向上略微凸起。

6.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，所述偏心件(6)的所述筒状表面(10)是滚动接触轴承(26)的外环(25)的筒状外壳表面(24)，所述滚动接触轴承(26)从而布置在所述偏心件(6)上。

7.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，设置有两个活塞导引环(13)，所述活塞导引环(13)布置成在所述偏心件(6)的轴向方向上彼此间隔开，其中，在所述活塞(1)上形成有两个第二操作表面(15)，其中，在各自情况下，一个第二操作表面(15)被分配给所述活塞导引环(13)的内壳表面(14)。

8.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，形成在所述活塞(1)上的所述第二操作表面(15)的至少部分或者形成在所述活塞(1)上的所述第二操作表面(15)的部分布置成相对于所述活塞(1)的与所述传动元件(8)相互作用的所述第一操作表面(11)而在垂直于所述活塞(1)的中心线的方向上向外偏移，并且在所述活塞(1)的所述中心线的方向上径向向外地间隔开。

9.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，所述传动元件(8)由滑动摩擦系数小的金属或金属合金制成，特别地由铜、青铜或黄铜合金制成。

10.根据前述权利要求中的一项所述的活塞-缸组件，其中，所述传动元件(8)的所述第一支承表面(9)和/或所述活塞(1)的所述第一操作表面(11)具有形成润滑剂储存部的凹部(30)。

11.一种具有多个根据权利要求1至10中的一项所述的活塞-缸组件的径向活塞式压缩机，所述活塞-缸组件布置成在周向方向上均匀地分布，其中，所述缸膛(2)设置在缸体(27)中，并且各个活塞(1)由偏心件(6)经由单个驱动轴(4)驱动。

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