DE10014082C2 - Schiefscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schiefschei­ benkompressor. Speziell bezieht sie sich auf eine Kolbenver­ bindung des Schiefscheibenkompressors und auf einen Schief­ scheibenkompressor, bei dem eine Schmierung bevorzugt bezüg­ lich einer Kolbenverbindung beibehalten wird.

Ein der Anmelderin bekannter Schiefscheibenkompressor enthält eine Drehwelle, eine Schiefscheibe, die zusammen mit der Dreh­ welle drehbar ist, einen hin- und herbewegbaren Kolben und ei­ ne Kolbenverbindung, zum Koppeln des Kolbens mit der Schief­ scheibe. Die Kolbenverbindung enthält normalerweise ein Lager, das integral mit dem Kolben verbunden ist, und ein Paar von Schuhen (siehe beispielsweise die ungeprüften japanischen Pa­ tentveröffentlichungen JP 61-135 990 A, JP 49-65 509 A und JP 56-138 474 A). Das Lager weist konkave Oberflächen auf, die einander gegenüberliegen. Die Schiefscheibe ist zwischen den konkaven Oberflächen des Lagers eingefügt. Die Schuhe sind zwischen der Schiefscheibe und den konkaven Oberflächen ent­ sprechend angeordnet. Jeder der Schuhe weist eine flache Ober­ fläche, die relativ zu der Schiefscheibe verschiebbar ist, und eine konvexe Oberfläche auf, die gegenüber der flachen Oberfläche liegt und relativ zu der konkaven Oberfläche verschieb­ bar ist.

Im Betrieb des Kompressors taumeln die Schuhe innerhalb des Lagers des Kolbens gemäß der Drehung der Schiefscheibe. Daher ist es wünschenswert, eine ausreichende Schmierung zwischen den konvexen Oberflächen der Schuhe und den konkaven Oberflä­ chen des Lagers beizubehalten. Eine solche Schmierung kann er­ zielt werden durch einen Nebel des Schmieröls, das in dem Kühlmittelgas innerhalb des Kompressors enthalten ist, der zwischen den konvexen Oberflächen der Schuhe und den konkaven Oberflächen des Lagers eingeführt wird.

Herkömmlicherweise sind die konvexen Oberflächen der Schuhe und die konkaven Oberflächen des Lagers derart entworfen, daß sie im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius aufweisen (siehe beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentveröf­ fentlichung JP 10-220 354 A). Mit diesem Aufbau ist im wesent­ lichen kein Spiel zwischen den konvexen Oberflächen der Schuhe und den konkaven Oberflächen des Lagers vorhanden. Daher ist es schwierig, einen Schmierölnebel zwischen den konvexen Ober­ flächen der Schuhe und den konkaven Oberflächen des Lagers einzubringen. Dies kann dazu führen, daß verhindert wird, daß eine ausreichende Schmierung zwischen den konvexen Oberflächen der Schuhe und den konkaven Oberflächen des Lagers beibehalten wird, so daß ein Verschleiß der Gleitoberflächen zu einem Auf­ weiten des Spiels führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schief­ scheibenkompressor bereitzustellen, bei dem ein Schmieröl aus­ reichend zwischen den konvexen Oberflächen der Schuhe und den konkaven Oberflächen des Lagers geliefert werden kann.

Die Aufgabe wird durch den Schiefscheibenkompressor des An­ spruches 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schiefscheibenkom­ pressor bereitgestellt, der eine Drehwelle, eine Schiefschei­ be, die zusammen mit der Drehwelle drehbar ist, einen Kolben und eigen Schuh aufweist, wobei der Schuh zwischen der Schief­ scheibe und dem Kolben vorgesehen ist, um die Drehung der Schiefscheibe in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens umzu­ wandeln, wobei der Schuh eine kugelförmige konvexe Oberfläche aufweist, wobei der Kolben eine konkave Oberfläche zum Aufneh­ men der kugelförmigen konvexen Oberfläche aufweist, wobei die konkave Oberfläche eine erste und zweite kugelförmige Oberflä­ che aufweist, die zueinander benachbart sind und voneinander derart versetzt sind, daß eine kleine Stufe gebildet ist, die sich entlang der konkaven Oberfläche erstreckt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aufgrund der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Schief­ scheibenkompressors gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer konkaven Oberflä­ che eines Lagers, das in dem Schiefschei­ benkompressor in Fig. 1 enthalten ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht zum Erläutern der Be­ ziehung zwischen dem Lager und einem Schuh, die in dem Schiefscheibenkompressor von Fig. 1 enthalten sind, und

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht, die die tatsächliche Beziehung zwischen dem Lager und dem Schuh zeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Schiefscheibenkompressor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be­ schrieben.

Der Schiefscheibenkompressor ist zur Verwendung in einer Fahr­ zeugklimaanlage und enthält einen Zylinderblock 2 und ein Vor­ dergehäuse 3, das mit einem vorderen Abschnitt des Zylinder­ blocks 2 verbunden ist. Der Zylinderblock 2 weist an seinem hinteren Endabschnitt eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 1 auf, die in gleichen Umfangsintervallen angeordnet sind. Eine Drehwelle 4 ist drehbar in dem Zylinderblock 2 und dem Vorder­ gehäuse 3 gelagert.

Der Zylinderblock 2 und das Vordergehäuse 3 wirken derart zu­ sammen, daß eine Kurbelkammer 5 definiert wird, in der ein Ro­ tor 6 und eine Schiefscheibe 7 angeordnet sind. Der Rotor 6 ist derart an der Drehwelle 4 befestigt, daß er sich zusammen mit der Drehwelle 4 dreht. Die Schiefscheibe 7 ist mit dem Ro­ tor 6 über einen Gelenkmechanismus 8 derart verbunden, daß sie einen variablen Winkel zu der Drehwelle 4 aufweist. Es wird angemerkt, daß sich auch die Schiefscheibe 7 zusammen mit der Drehwelle 4 dreht.

Der Schiefscheibenkompressor enthält ferner einen Kolben 9, der einen Kolbenkörper 9a an seinem einen Ende aufweist. Der Kolbenkörper 9a ist in jeder Zylinderbohrung 1 derart einge­ führt, daß sich der Kolbenkörper 9a axial relativ zu der Zy­ linderbohrung 1 bewegen kann. Der Kolben 9 weist an seinem an­ deren Ende ein Lager bzw. eine Basis 9b auf. Das Lager 9b weist eine in dem Lager 9b gebildete Scheibenaufnahmerille 11 auf, in der ein Abschnitt des Umfangsabschnitts der Schief­ scheibe 7 angeordnet ist. Die Scheibenaufnahmerille 11 ist zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Oberflächen oder Wänden definiert und weist konkave Oberflächen 12 auf, die entsprechend an den gegenüberliegenden Oberflächen oder Wänden gebildet sind.

Der Schiefscheibenkompressor enthält ferner ein Paar von Schu­ hen 13, die zwischen der Schiefscheibe 7 und den konkaven Oberflächen 12 entsprechend angeordnet sind. Während der Dre­ hung der Schiefscheibe 7 gleiten die Schuhe 13 entlang der Schiefscheibe 7 und werden in der axialen Richtung gedrückt, wodurch die Drehung der Schiefscheibe 7 in eine lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens 9 innerhalb der Zylinderbohrung 1 umgewandelt wird. Der Hub des Kolbens 9 ist variabel gemäß dem Winkel der Schiefscheibe 7 zu der Drehwelle 4. Hier wird eine Kombination des Lagers 9b und der Schuhe 13 Kolbenverbindung genannt.

Wenn sich der Kolben 9 innerhalb der Zylinderbohrung 1 hin- und herbewegt, wird Kühlmittelgas, das in einer Einlaßkammer 15 über ein Einlaßloch 14 strömt, in die Zylinderbohrung 1 über eine Einlaßöffnung 16 eingesaugt und dann in eine Auslaß­ kammer 18 über eine Auslaßöffnung 19 ausgegeben und strömt nach außen über ein Auslaßloch 19. In bekannter Weise ist ein Kühlkreislauf zwischen dem Einlaßloch 14 und dem Auslaßloch 19 verbunden. Der Kühlkreislauf dient zur Luftklimatisierung in dem Fahrzeug. Es sollte angemerkt werden, daß das Kühlmittel­ gas normalerweise Kühlmittelmaschinenöl, d. h. Schmieröl, ent­ hält.

Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 wird nun eine Beschreibung bezüglich der Kolbenverbindung angegeben.

Bei der Kolbenverbindung weist jeder der Schuhe 13 eine flache Oberfläche 13a, die relativ zur Schiefscheibe 7 gleiten kann, und eine kugelförmige konvexe Oberfläche 13b auf, die an der entgegengesetzten Seite davon gebildet ist. Die kugelförmige konvexe Oberfläche 13b ist entlang einer im allgemeinen kugelförmigen Oberfläche mit einem nullten Krümmungsradius R0 ge­ bildet.

Andererseits ist jede der konkaven Oberflächen 12 des Lagers 9b eine Oberfläche, die eine erste und eine zweite kugelförmi­ ge Oberfläche 12a und 12b, die zueinander benachbart angeord­ net sind, aufweist. Die erste kugelförmige Oberfläche 12a weist einen ersten Krümmungsradius R1 auf. Die zweite kugel­ förmige Oberfläche 12b weist einen zweiten Krümmungsradius R2 auf. In anderen Worten, eine Hälfte bzw. ein Teil der konkaven Oberfläche 12 weist den ersten Krümmungsradius R1 auf, während die andere Hälfte bzw. der andere Teil den zweiten Krümmungs­ radius R2 aufweist. Der zweite Krümmungsradius R2 ist derart ausgewählt, daß er im wesentlichen gleich zu dem nullten Krüm­ mungsradius R0 ist. Der erste Krümmungsradius R1 ist derart ausgewählt, daß er etwas größer als der zweite Krümmungsradius R2 um nur einige Mikrometer oder weniger ist. Als Ergebnis des Unterschiedes des ersten und zweiten Krümmungsradius R1 und R2 sind die erste und zweite kugelförmige Oberfläche 12a und 12b voneinander derart versetzt, daß eine kleine Stufe gebildet ist, die sich entlang jeder konkaven Oberfläche 12 erstreckt.

Es ist bevorzugt, daß die Beziehung von dem nullten, ersten und zweiten Krümmungsradius R0, R1 und R2 wie folgt bestimmt ist:

R2 - R0 ≦ 25 µm

und

|R2 - R1| ≦ 30 µm.

Wenn der Schuh 13 in der konkaven Oberfläche 12 angeordnet ist, verursacht die kleine Stufe eine kleine Lücke oder einen kleinen Raum 21 zwischen der kugelförmigen konvexen Oberfläche 13b des Schuhs 13 und der konkaven Oberfläche 12 des Lagers 9b, wie in Fig. 3 in einer übertriebenen Weise dargestellt ist. Da eine externe Kraft ausgeübt wird, kann die konkave Oberfläche 12 tatsächlich in Kontakt stehen mit der kugelförmigen Oberfläche 13b im wesentlichen über die gesamte konkave Oberfläche 12, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Auch in diesem Fall ist eine sehr kleine Lücke oder ein sehr kleiner Zwischenraum noch vorhanden, der sich entlang der Grenze zwischen den ku­ gelförmigen Oberflächen 12a und 12b erstreckt.

Im Betrieb wird das Kühlmittelmaschinenöl, das auf der Schief­ scheibe 7 haftet, zu dem Raum 21 mit einem bzw. als Kühlmit­ telnebel mittels der Zentrifugalkraft, die durch die Drehung der Schiefscheibe 7 bedingt ist, derart geliefert, daß ein Öl­ film auf der kugelförmigen konvexen Oberfläche 13b des Schuhs 13 gebildet wird. Dies erhält eine gute Schmierung zwischen der kugelförmigen konvexen Oberfläche 13b des Schuhs 13 und der konkaven Oberfläche 12 des Lagers 9b, wodurch eine Abnut­ zung der Gleitoberflächen verhindert wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung bisher in Verbindung mit ei­ ner einzelnen Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist es für den Fachmann leicht möglich, die Erfindung in ver­ schiedenen anderen Weisen zu verwirklichen. Beispielsweise kann der Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Krüm­ mungsradius einige Mikrometer übersteigen. Die konkave Ober­ fläche des Lagers kann aus einer Kombination von drei ver­ schiedenen Krümmungsradien oder mehr bestehen. Der Winkel der Schiefscheibe relativ zur Drehwelle kann fixiert sein. Die Mitte des ersten Krümmungsradius kann mit der Mitte des zwei­ ten Krümmungsradius übereinstimmen oder nicht. Der zweite Krümmungsradius kann derart ausgewählt sein, daß er größer oder kleiner als der nullte Krümmungsradius ist.

Claims (9)

1. Schiefscheibenkompressor mit
einer Drehwelle (4),
einer Schiefscheibe (7), die zusammen mit der Drehwelle (4) drehbar ist,
einem Kolben (9) und
einem Schuh (13), der zwischen der Schiefscheibe (7) und dem Kolben (9) angeordnet ist, zum Umwandeln der Drehung der Schiefscheibe (7) in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens (9),
wobei der Schuh (13) eine kugelförmige konvexe Oberfläche (13b) aufweist,
wobei der Kolben (9) eine konkave Oberfläche (12) zum Aufneh­ men der kugelförmigen konvexen Oberfläche (13b) aufweist, wo­ bei die konkave Oberfläche (12) eine erste und eine zweite ku­ gelförmige Oberfläche (12a, 12b) aufweist, die zueinander be­ nachbart sind und die voneinander derart versetzt sind, daß eine kleine Stufe gebildet ist, die sich entlang der konkaven Oberfläche (12) erstreckt.

2. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 1, bei dem
die erste kugelförmige Oberfläche (12a) einen ersten Krüm­ mungsradius (R1) aufweist,
die zweite kugelförmige Oberfläche (12b) einen zweiten Krüm­ mungsradius (R2) aufweist, der kleiner ist als der erste Krüm­ mungsradius (R1).

3. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 2, bei dem die kugelförmige konvexe Oberfläche (13b) einen nullten Krüm­ mungsradius (R0) aufweist, der im wesentlichen gleich zu dem zweiten Krümmungsradius (R2) ist.

4. Schiefscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die kleine Stufe eine kleine Lücke (21) zwischen der kugelför­ migen konvexen Oberfläche (13b) und einem Teil der ersten ku­ gelförmigen Oberfläche (12a) bedingt, wobei sich die kleine Lücke (21) benachbart zu der zweiten kugelförmigen Oberfläche (12b) erstreckt.

5. Schiefscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit
einem Vordergehäuse (3) und
einem Zylinderblock (2), der einen vorderen Abschnitt, der mit dem Vordergehäuse (3) verbunden ist, um zusammen mit dem Vor­ dergehäuse (3) eine Kurbelkammer (5) zu definieren, und einen hinteren Abschnitt mit einer Zylinderbohrung (1) aufweist,
wobei der Kolben (9) in der Zylinderbohrung (1) aufgenommen ist,
wobei die Drehwelle durch das Vordergehäuse (3) und den Zylin­ derblock (2) gelagert ist,
wobei die Schiefscheibe (7) in der Kurbelkammer (5) angeordnet ist und mit der Drehwelle (4) verbunden ist.

6. Schiefscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem
der Kolben (9) ein Lager (9b) mit einem Paar von gegenüberlie­ genden Oberflächen aufweist, wobei
die Schiefscheibe (7) einen Umfangsabschnitt aufweist, der zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen eingefügt ist,
wobei die konkave Oberfläche (12) auf jeder der gegenüberlie­ genden Oberflächen gebildet ist.

7. Schiefscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem
die erste kugelförmige Oberfläche (12a) einen ersten Krüm­ mungsradius (R1) aufweist,
die zweite kugelförmige Oberfläche (12b) einen zweiten Krüm­ mungsradius (R2) aufweist, und
eine Beziehung zwischen dem ersten und zweiten Krümmungsradius (R1, R2) wie folgt bestimmt ist:
|R2 - R1| ≦ 30 µm.

8. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 7, bei dem die ku­ gelförmige konvexe Oberfläche (13b) einen nullten Krümmungsra­ dius (R0) aufweist, und
eine Beziehung zwischen dem nullten Krümmungsradius (R0) und zweiten Krümmungsradius (R2) wie folgt bestimmt ist:
R2 - R0 ≦ 25 µm.