DE102008015842A1

DE102008015842A1 - Kolbenkompressor

Info

Publication number: DE102008015842A1
Application number: DE200810015842
Authority: DE
Inventors: Tooru Kariya Ookuma; Hiromichi Kariya Morioku; Shigeyoshi Kariya Ookubo; Haruo Nishio Kamiya
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP4425289B2; JP2008248857A; DE102008015842B4; BRPI0800752B8; CN101275546A; CN101275546B; BRPI0800752A2; BRPI0800752B1

Abstract

Ein Kolbenkompressor, wie ein Taumelscheiben- oder Schwenk-Taumelscheibenkompressor 51, 121 wird offenbart. Der Teil der Innenumfangsoberfläche 53b, 123a eines Gehäuses 53, 123, welcher näher zu dem Bodenabschnitt 53a, 123b des Gehäuses 53, 123 ist, weist einen Abschnitt 111, 173 auf, dessen Durchmesser größer als die Innenumfangsoberfläche 53b, 123a des Gehäuses 53, 123 ist. Eine Stufe 111b, 173b ist zwischen dem Abschnitt 111, 173 großen Durchmessers und der Innenumfangsoberfläche 53b, 123a des Gehäuses 53, 123 ausgebildet, um dadurch wirksam eine Wellendichtungseinheit auf einer Antriebswelle zu schmieren, welche durch den Bodenabschnitt des Gehäuses verläuft.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor, wie einen Taumelscheiben- oder einen Schwenk-Taumelscheibenkompressor, der in der Lage ist, eine Wellendichtungseinheit vollständig zu schmieren.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Als ein Kompressor dieser Art ist ein Taumelscheibenkompressor in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2005-171851 bekannt. Der Taumelscheibenkompressor 11 weist, wie in 12 gezeigt ist, ein Gehäuse 13 in der Form eines mit Boden versehenen Zylinders auf, auf welchem eine Antriebswelle 17 über ein Lager 15 gelagert ist. Auch weist der Passungsabschnitt zwischen dem Gehäuse 13 und der Antriebswelle 17 eine Wellendichtungseinheit 19 zum hermetischen Abdichten der zwei Teile auf. Die Antriebswelle 17 weist eine neigbare Taumelscheibe 21 auf. Die Öffnung des Gehäuses 13 weist andererseits einen Zylinderblock 23 auf. Der Zylinderblock 23 ist mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 25 in umfänglich beabstandeter Beziehung zueinander ausgebildet. Ein Kolben 20 ist hin und her bewegbar in jeder der Zylinderbohrungen 25 eingesetzt. Ein Paar von im Wesentlichen sphärischen Schuhen 29 sind schwingungsfähig auf jeden Kolben 27 angebracht und umfänglich gleitfähig durch den äußeren Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 21 in Eingriff gebracht. Mit der Drehung der Taumelscheibe 21 durch die Antriebswelle 17 wird jeder Kolben 27 in der entsprechenden Zylinderbohrung 25 durch die Schuhe 29, welche auf dem Außenumfangsabschnitt der Taumelscheibe 21 im Eingriff stehen, hin und her bewegt. Auch wird ein Schmieröl zum Schmieren der gleitenden Abschnitte in das Gehäuse 13 zugeführt. Dieses Schmieröl wird in dem Gehäuse 13 mit der Drehung der Taumelscheibe 21, etc. agitiert bzw. aufgewühlt.
Der äußere Umfangsabschnitt der Bodenoberfläche 13a des Gehäuses 13 ist, wie in 13 gezeigt, mit einem Paar von Vertiefungen 31 ausgebildet, zwischen welchen eine Ölführungswand 33 ausgebildet ist. Auch sind die Vertiefungen 31 mit einer Ölführungsnut 35 verbunden, welche damit ausgebildet sind. Die Ölführungsnut 35 ist mit einer Führungsöffnung 37 verbunden, welche mit der Wellendichtungseinheit 19 kommunizierend verbunden ist. Das in dem Gehäuse 13 drehend agitierte bzw. aufgewühlte Schmieröl wird durch die Vertiefungen 31 unter Verwendung des Widerstands der Ölführungswand 33 eingefangen und zu der Wellendichtungseinheit 19 durch die Ölführungsnut 35 zugeführt.
Die Wirbelkraft des Schmieröls, welches durch die Antriebswelle 17 agitiert bzw. aufgewühlt wird, ist so stark, dass jedoch das Schmieröl nicht hinreichend einfach durch den Widerstand der Ölführungswand 33 eingefangen werden kann, welche zwischen den Vertiefungen 31 ausgebildet ist. Die Tendenz ist insbesondere während Hochgeschwindigkeitsdrehung der Wellendichtungseinheit 19 hoch, wenn eine große Menge des Schmieröls erforderlich ist. Auch wird das Öl in dem Gehäuse 13 nicht stets auf den Bodenabschnitt des Gehäuses 13 gewirbelt, welcher mit den Vertiefungen 31 ausgebildet ist, sondern oft in die Abschnitten nahe der Taumelscheibe 21, welche von dem Bodenabschnitt entfernt sind, und somit das Öl kann zu der Taumelscheibe 21 entweichen. Dies führt manchmal zu einer unzureichenden Menge des zugeführten Schmieröls.
In dem Taumelscheibenkompressor, der in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 9-242667 offenbart ist, sind, wie in 14 gezeigt ist, ein Paar von Rinnen 43 entlang einer inneren Umfangswand 13b von einem Bodenabschnitt 13a in einem Gehäuse 13 aus ausgebildet, und der Bodenabschnitt 13a weist eine Vertiefung 45 in der Nachbarschaft von jeder Rinne 43 auf, und ist mit einer Ölführungsnut 47 und einer Ölführungsöffnung 49, welche mit dieser korrespondiert, verbunden. Das in dem Gehäuse 13 wirbelnde Schmieröl wird durch die Rinnen 43 eingefangen und zu den Vertiefungen 45 geleitet, und durch die Ölführungsnuten 47 und die Ölführungsöffnungen 49 zu der Wellendichtungseinheit zugeführt. Das Schmieröl in dem Gehäuse 13 wird heftig gewirbelt, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsdrehung. Tatsächlich stellt sich daher das Problem, dass das Schmieröl, welches die Rinnen 43 stark beschiesst bzw. überhäuft, verstreut bzw. zerstäubt wird, wodurch es schwierig ist, das Schmieröl einzufangen und zu den Ölführungsnuten zu führen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen und einen Kolbenkompressor bereitzustellen, der in der Lage ist, die Wellendichtungseinheit wirksam zu schmieren, welche auf der Antriebswelle angeordnet ist, die durch den Bodenabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu erzielen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Kolbenkompressor bereitgestellt, wobei ein Abschnitt (111, 173, 185) mit großem Durchmesser, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als eine Innenumfangsoberfläche (53b, 123b) eines Gehäuses (53, 123, 183), auf dem Teil der Innenumfangsoberfläche (53b, 123a, 183a) nahe eines Bodenabschnitts (53a, 123b, 183b) des Gehäuses (53, 123, 183) ausgebildet, und eine Stufe (111b, 173b, 185b) ist zwischen dem Abschnitt (111, 173, 185) großen Durchmessers und der Innenumfangsoberfläche (53b, 123b) des Gehäuses (53, 123, 183) ausgebildet.
Mit diesem Aufbau kann das wirbelnde Schmieröl in der Stufe aufgenommen bzw. kontrolliert werden, und daran gehindert werden, aus dem Bodenabschnitt des Gehäuses zu entweichen, oder zu dem Zylinderblock abzuweichen. Auf diese Weise kann das Schmieröl hinreichend auf dem Bodenabschnitt sichergestellt werden, so dass die Wellendichtungseinheit und das Lager auf der vorderen Seite wirksam geschmiert werden können.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kolbenkompressor bereitgestellt, wobei der Abschnitt großen Durchmessers ringförmig ausgebildet ist, und deshalb das Schmieröl drehend entlang der Nutbodenoberfläche des Abschnitts großen Durchmessers gehalten wird, wodurch das Verstreuen bzw. Zerstäuben verhindert wird und das Schmieröl zu dem Gehäusebodenabschnitt wirksam zugeführt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Kolbenkompressor bereitgestellt, wobei die Innenumfangsoberfläche (123a) des Gehäuses (123) eine Reliefneigung aufweist, wobei deren Durchmesser progressiv zu der Öffnung von dem Bodenabschnitt (123b) sich vergrößert. Das Schmieröl, welches in dem Gehäuse gewirbelt wird und versucht, sich zu der Öffnung zu bewegen, wird daher blockiert und durch die Stufe gehalten und das Öl kann hinreichend zu der Wellendichtungseinheit und dem Lager auf der vorderen Seite zugeführt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Kolbenkompressor bereitgestellt, wobei ein rinnenförmiger Vorsprung (191), der sich entlang der Achse des Gehäuses (183) erstreckt, auf dem Teil der Innenumfangsoberfläche (183a) des Gehäuses (183) näher zu der Öffnung des Gehäuses (183) als die Stufe (185b) ausgebildet ist. Das Öl wird somit einerseits zu der Wellendichtungseinheit und dem Radiallager durch die Stufe zugeführt, und zu den gleitenden Abschnitten in der Kurbelkammer durch den rinnenförmigen Abschnitt andererseits, wodurch es ermöglicht wird, eine hinreichende Menge des Öls zu beiden Teilen zuzuführen.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Kolbenkompressor bereitgestellt, wobei die Achse der Antriebswelle (63, 129) horizontal ist.
Die Bezugsziffern, welche in Klammern eingesetzt sind, welche dem Namen jedes vorstehend beschriebenen Mittels folgen, bezeichnen ein Beispiel der Entsprechung mit den spezifischen Mitteln, die nachfolgend in den Ausführungsformen beschrieben sind.
Die vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie sie nachfolgend ausgeführt ist, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Taumelscheibenkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche mit 100% Kapazität arbeitet.
2 ist eine Längsquerschnittsansicht des in 1 gezeigten Taumelscheibenkompressors, der mit minimaler Kapazität arbeitet.
3 ist eine Querschnittsansicht, die in der Linie X-X des Gehäuses des in 1 gezeigten Taumelscheibenkompressors genommen ist.
4 ist eine Längsquerschnittsansicht, welche die Strömung des Schmieröls in einem gewöhnlichen Taumelscheibenkompressor zeigt.
5 ist eine Längsquerschnittsansicht, welche die Strömung des Schmieröls in dem in 1 gezeigten Taumelscheibenkompressors zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche die Strömung des Schmieröls in dem in 3 gezeigten Gehäuse zeigt.
7 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Schwenk-Taumelscheibenkompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welcher mit 100% Kapazität arbeitet.
8 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Schwenk-Taumelscheibenkompressors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, welcher mit 100% Kapazität arbeitet.
9 ist eine in der Linie Y-Y genommene Querschnittsansicht des Gehäuses eines Schwenk-Taumelscheibenkompressors, der in 8 gezeigt ist.
10 ist ein Diagramm, welches eine Querschnittsansicht zeigt, welche in der Richtung senkrecht zu der Achse eines gewöhnlichen Schwenk-Taumelscheibenkompressors zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches die Ölzufuhrwirkung des Schwenk-Taumelscheibenkompressors zeigt.
12 ist eine Längsquerschnittsansicht, welche einen gewöhnlichen Taumelscheibenkompressor zeigt.
13 ist eine in der Linie Z-Z genommene Querschnittsansicht des Gehäuses des Taumelscheibenkompressors, der in 12 gezeigt ist.
14 ist ein Diagramm, welches den Bodenabschnitt des Gehäuses eines gewöhnlichen Taumelscheibenkompressors zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Taumelscheiben- und der Schwenk-Taumelscheibenkompressor gemäß den Ausführungsformen der Erfindung werden im Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschrieben.
1 zeigt einen Taumelscheibenkompressor gemäß einer ersten Ausführungsform, welcher mit maximaler Abgabekapazität (100% Kapazität) arbeitet, und 2 zeigt den Kompressor von 1, welcher mit der minimalen Abgabekapazität (0% Kapazität) arbeitet.
In diesen Diagrammen bezeichnet die Bezugsziffer 51 einen Taumelscheibenkompressor mit einem vorderen Gehäuse 53 in der Form eines mit Boden versehenen Zylinders. Die Öffnung des mit Boden versehenen zylindrischen vorderen Gehäuses 53 weist einen Zylinderblock 55 auf, welcher die Öffnung verschließt, und der Zylinderblock 55 weist ein hinteres Gehäuse 57 auf. Radiallager 59, 61 sind an dem zentralen Abschnitt der Bodenwand 53a des vorderen Gehäuses 53 bzw. dem zentralen Abschnitt des Zylinderblocks 55 angeordnet. Eine Welle 63 ist zwischen den Radiallagern 59, 61 gelagert. Auch ist eine Wellendichtungskammer 65 zwischen der Welle 63 und der Bodenwand 53a auf der Seite der Bodenwand 53a des vorderen Gehäuses 53 vor dem Radiallager 59 angeordnet. Die Wellendichtungskammer 65 weist ein darin fixiertes Wellendichtungselement 69 mit einem Anlagering 67 auf. Das Wellendichtungselement 69 ist geeignet, in Gleitkontakt mit der inneren Umfangswand 65a der Wellendichtungskammer 65 und der Außenumfangsoberfläche der Welle 63 zu treten, so dass die Taumelscheibenkammer 71 in dem vorderen Gehäuse 53 von dem Äußeren abgeschlossen ist und somit Hermetizität aufrechterhält.
Eine scheibenartige Ansatzplatte 73, die auf der Welle 63 fixiert ist, ist auf der Bodenwand 53a des vorderen Gehäuses 53 angeordnet. Zwischen der Ansatzplatte 73 und der Bodenwand 53a ist ein Schublager 75 zwischengelegt, um die Axiallast infolge der Gegenkraft der Kolbenkompression aufzunehmen.
Eine Taumelscheibe 77 ist um eine Axialrichtung der Welle 63 drehbar zwischen der Ansatzplatte 73 der Welle 63 und dem Zylinderblock 55 angeordnet. Die Taumelscheibe 77 und die Ansatzplatte 73 sind neigbar aneinander durch einen Verbindungsmechanismus 79, der auf der Ansatzplatte 73 vorgesehen ist, und einem auf der Taumelscheibe 77 angeordneten Stift 81 gekoppelt, so dass die Umdrehungsarbeit der Ansatzplatte 73 auf die Taumelscheibe 77 übertragen wird.
Der Zylinderblock 55 ist mit Zylinderbohrungen 83 in beabstandeter Relation zueinander äquidistant in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die Zylinderbohrungen 83 sind parallel zu der Achse der Welle 63 angeordnet und alle weisen einen Kolben 85 auf, welcher in diese hin und her bewegbar eingesetzt ist.
Der Kolben 85 weist ein sphärisches Lager 87 auf, welches im Eingriff mit einem Paar von Schuhen 89 steht, welche den Außenumfangsabschnitt der Taumelscheibe 77 gleitend entlang der Umfangsrichtung hält.
Zwischen dem Zylinderblock 55 und dem hinteren Gehäuse 57 der Ventilplatte 91 ist, zwischen der Ventilplatte 91 und dem Zylinderblock 55, das Einlassventil 93 vorgesehen, um so die Einlassöffnung zu schliessen.
Eine Einlasskammer 95 und eine Abgabekammer 97 sind in dem Inneren des hinteren Gehäuses 57 ausgebildet. In der Abgabekammer 97 sind das Abgabeventil 99 und der Rückhalter 101, auf der Seite einer Ventilplatte 91 näher an dem hinteren Gehäuse 57 angeordnet, und ist ein Rückhalter 101 zum Begrenzen des Ventilhubausmaßes des Abgabeventils 99 an der Ventilplatte 91 mit einem Bolzen oder dergleichen befestigt.
Das hintere Gehäuse 57 weist ein Steuerventil 103 auf, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe durch Einleiten eines Steuergases in die Taumelscheibenkammer 71 einzustellen, um dadurch die Abgabekapazität einzustellen. Im Übrigen ist, obwohl dies nicht gezeigt ist, ein Pfad zum Einleiten des Steuergases in die Taumelscheibenkammer 71 aus dem Steuerventil 103 in dem Zylinderblock 55, dem hinteren Gehäuse 57 und der Ventilplatte 91 ausgebildet.
1 zeigt den Zustand des Betriebs bei maximaler Kapazität, in welchem die Taumelscheibe 77 in ihrer Bewegung durch In-Kontakt-Treten mit der Ansatzplatte 73 begrenzt ist. 2 zeigt andererseits den Zustand des Betriebs mit minimaler Kapazität, in welchem die Taumelscheibe 77, die mit dem Verbindungsmechanismus 79 und dem Stift 81 gekoppelt ist, im Wesentlichen senkrecht zu der Schwelle 63 positioniert ist, um den Kolbenhub zu minimieren.
Mit der Drehung der Welle 63 mittels einer externen Antriebskraft (wie einem Fahrzeugmotor) wird die Ansatzplatte 73, die auf der Welle 63 fixiert ist, in Umdrehung versetzt, wodurch die Taumelscheibe 77 gedreht wird, welche durch den Stift 81 und den Verbindungsmechanismus 79 gekoppelt ist. Der Außenumfangsabschnitt der Taumelscheibe 77 wird umfänglich gleitend durch die Schuhe 89 gehalten, welche ihrerseits schwingend in das sphärische Lager des Kolbens 85 eingreifen. Demzufolge wird die rotierende Schwingungsbewegung der Taumelscheibe 77 in Hin- und Herbewegung des Kolbens 85 umgewandelt, so dass das Fluid aus dem Zylinder abgegeben und in diesen eingesaugt wird.
In diesem Taumelscheibenkompressor ist ein Teil der Innenumfangsoberfläche 53b (welche einen inneren Radius R1 aufweist) des vorderen Gehäuses 53, welches in Kontakt mit dem Bodenwandabschnitt 53a steht, mit einem Ringkanal 111 mit einem inneren Radius R2 ausgebildet, welcher größer als der innere Radius R1 der Innenumfangsoberfläche 53b ist. Eine Stufe 111b ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 111a des Kanals 111 und der Innenumfangsoberfläche 53b des vorderen Gehäuses 53 ausgebildet.
Die Bodenwand 53a des vorderen Gehäuses 53 ist mit drei Vertiefungen 113 ausgebildet, wie in 3 gezeigt ist. Die Vertiefungen 113 sind auf der oberen Hälfte der Bodenwand 53a ausgebildet und alle mit einer Ölführungsnut 115a ausgebildet und mit dieser verbunden. Jede Ölführungsnut 115 ist mit der Wellendichtungskammer 65 durch einen Ölentnahmepfad (oil bleed path) 117 kommunizierend verbunden, so dass das Schmieröl zu dem Wellendichtungselement 69 zugeführt wird. Im Übrigen ist die Anzahl der Vertiefungen 113 nicht auf drei beschränkt, und es sind auch andere Formen, als die in 3 gezeigten, anwendbar.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Teil der Innenumfangsoberfläche 53b (innerer Radius R1) des vorderen Gehäuses 53 des Taumelscheibenkompressors 51, welcher mit dem Bodenwandabschnitt 53a in Kontakt steht, mit einem Ringkanal 11 mit einem inneren Radius R2 ausgebildet, welcher größer als der innere Radius R1 ist. Eine Stufe 111b ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 111a des Kanals 111 und der Innenumfangsoberfläche 53b des vorderen Gehäuses 53 ausgebildet.
Anders als bei der früheren Technik, bei welcher, wie in 4 gezeigt ist, das wirbelnde Öl D aus dem Bodenwandabschnitt 53a entweichen kann, oder zu dem Zylinderblock 55 abweichen kann, der Taumelscheibenkompressor 51 gemäß dieser Ausführungsform derart, dass, wie in 5 gezeigt ist, das Öl C, welches auf den Bodenwandabschnitt 53a des vorderen Gehäuses 53 wirbelt, in dem Kanal 111 aufgenommen bzw. kontrolliert wird und am Entweichen zu dem Zylinderblock 55 gehindert wird. Demzufolge kann eine hinreichende Menge des zu haltenden Öls durch die Vertiefungen 113 auf dem Bodenwandabschnitt 153a sichergestellt werden.
Auch kann der Teil des Öls, welches auf der Innenumfangsoberfläche 53b des vorderen Gehäuses 52 wirbelt, welches zu dem Bodenabschnitt entweicht, eingefangen und durch die Stufe 111b aufgenommen bzw. kontrolliert werden. Demzufolge kann eine hinreichende Menge des durch die Vertiefungen 113 an dem Wirbelabschnitt in der Nachbarschaft des Bodenwandabschnitts 53a einzufangenden Öls stets stabil sichergestellt werden.
Ferner wird, wie in 6 gezeigt ist, das wirbelnde Öl, welches die Stufe des Kanals 111 beschiesst bzw. überhäuft, hinsichtlich der Verwirbelungskraft reduziert und gestört und somit kann die Ölmenge E, welche durch die Vertiefungen 113 eingefangen werden kann, vergrößert werden.
7 zeigt einen Schwenk-Taumelscheibenkompressor 121 gemäß einer zweiten Ausführungsform, welcher mit der maximalen Abgabekapazität (100% Kapazität) in Bewegung ist.
In diesen Diagrammen weist der Schwenk-Taumelscheibenkompressor 121 ein vorderes Gehäuse 123 in der Form eines mit Boden versehenen Zylinders auf.
In dem in 1 gezeigten Taumelscheibenkompressor 51 wird die Innenumfangsoberfläche 53b des vorderen Gehäuses 53 als eine Gleitoberfläche zum Stoppen der Rotation des Kolbens 85 verwendet, und ist daher glatt und weist den gleichen axialen Durchmesser auf. Solch eine Ausgestaltung ist in dem Schwenk-Taumelscheibenkompressor 121 gemäß dieser Ausführungsform nicht erforderlich, und daher bleibt die Innenumfangsoberfläche 123a allgemein als Gusseisenoberfläche, welche eine zulaufende Reliefneigung ausbildet, die einen sich progressiv vergrößernden Durchmesser von dem Bodenabschnitt zu der Öffnung hin aufweist.
Die Öffnung des mit Boden versehenen zylindrischen vorderen Gehäuses 123 weist einen Zylinderblock 125 auf, der in solch einer Weise ausgebildet ist, dass er die Öffnung verschließt, und der Zylinderblock 125 weist ein hinteres Gehäuse 127 auf.
Bei dem mittleren Abschnitt der Bodenwand 123b des vorderen Gehäuses 123 ist eine vordere Welle 129 durch ein Radiallager 131 gelagert. Der Teil des Radiallagers 131 nahe des Zylinderblocks 125 ist mit einer Wellendichtungskammer 132 ausgebildet, in welcher ein Wellendichtungselement 132a zwischengelegt ist. An dem hinteren Ende der vorderen Welle 129 ist ein scheibenförmiger Abschnitt 133 durch ein Radiallager 135 und ein Schublager 137 gelagert.
Bei dem mittleren Abschnitt des Zylinderblocks 125 ist andererseits eine hintere Welle 139 fixiert und weist einen vorderen Endabschnitt 139a auf, welcher, über ein Radiallager 141, durch eine an dem mittleren Abschnitt des scheibenförmigen Abschnitts 133 ausgebildete Vertiefung 133a gelagert ist.
Ein Gleichlaufgelenk (uniform-rate joint) 143 ist zwischen dem scheibenförmigen Abschnitt 133 der hinteren Welle 139 und dem Zylinderblock 125 angebracht. Dieses Gleichlaufgelenk 143 weist einen solchen Aufbau auf, dass ein Kugellager 143b zwischen einem inneren Ring 143 und einem äußeren Ring 143c zwischengelegt ist. Der innere Ring 143a ist nicht-drehbar und axial beweglich auf der hinteren Welle 139 angebracht, während der äußere Ring 143c auf dem inneren Ring 143a in Längsrichtung schwingungsfähig durch das Kugellager 143b angebracht ist. Eine ringförmige Taumelscheibe (wobble plate) 145 ist fixiert in dem äußeren Ring 143c des Gleichlaufgelenks 143 angepasst. Somit ist die Taumelscheibe 145 axial beweglich, umfänglich nicht-drehbar und in Längsrichtung schwingungsfähig auf der hinteren Welle 139.
Eine ringförmige Antriebsplatte 151 ist auf der Taumelscheibe 145 über ein Schublager 147 und ein Radiallager 149 angebracht. Die Antriebsplatte 151 ist zum umfänglichen Rotieren relativ zu der Taumelscheibe 145 geeignet.
Die Antriebsplatte 151 und der scheibenförmige Abschnitt 133 sind neigbar aneinander durch einen Verbindungsmechanismus 153, der auf der Antriebsplatte 151 angeordnet ist, und einen Stift 155, der auf dem scheibenförmigen Abschnitt 133 angeordnet ist, gekop pelt, so dass die Umdrehungsarbeit des scheibenförmigen Abschnitts 133 auf die Antriebsplatte 151 übertragen wird.
Der Zylinderblock 125 ist mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 157 ausgebildet, die in Axialrichtung in umfänglich beabstandeter Beziehung zueinander ausgebildet sind. Der Kolben 159 ist axial gleitend in jeder der Zylinderbohrungen 157 angeordnet.
Der Teil der Taumelscheibe 145 in gegenüberliegender Beziehung zu den Zylinderbohrungen 157 ist mit einem sphärischen Lager 161 ausgebildet, und eine Verbindungsstange 165 ist zwischen dem sphärischen Lager 161 und einem sphärischen Lager 163 gekoppelt, welches auf dem Kolben 159 ausgebildet ist.
Eine Ventilplatte 167 ist zwischen dem Zylinderblock 125 und dem hinteren Gehäuse 127 angeordnet und weist ein Steuerventil 169 auf. Das Steuerventil 169 dient zum Einstellen des Neigungswinkels der Taumelscheibe durch Einleiten des Steuergases in die Taumelscheibenkammer 171, um dadurch die Einlass-/Abgabe-Kapazität einzustellen.
Mit der Drehung der Welle 129 durch eine externe Antriebskraft (zum Beispiel den Fahrzeugmotor), wird der scheibenförmige Abschnitt 133, der auf der Welle 129 fixiert ist, in Drehung versetzt, um dadurch die Antriebsscheibe 151 in Drehung zu versetzen, welche durch den Stift 155 und den Verbindungsmechanismus 153 gekoppelt ist. Die Antriebsplatte 151 ist peripher drehbar auf der Taumelscheibe 145 angebracht, welche ihrerseits auf der hinteren Welle 139 in Längsrichtung schwingungsfähig und umfänglich nichtdrehbar angebracht ist. Somit wird die Umdrehungsarbeit der Antriebsplatte 151 in die Schwingungsbewegung der Taumelscheibe 153 umgewandelt. Die Schwingungsbewegung der Taumelscheibe 153 wird in die hin und her gehende Bewegung des Kolbens durch die Verbindungsstange 165 zum Abgeben und Ansaugen des Fluids aus und von dem Zylinder umgewandelt.
In diesem Schwenk-Taumelscheibenkompressor 121 ist ein Teil der Innenumfangsoberfläche 123a (innerer Radius R1) des vorderen Gehäuses 123, welcher in Kontakt mit dem Bodenwandabschnitt 123b steht, mit einem Ringkanal 173 ausgebildet, welcher einen inneren Radius R2 aufweist, der größer als der innere Radius R1 ist. Eine Stufe 173b ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 173a des Kanals 173 und der Innenumfangsoberfläche 123a des vorderen Gehäuses 123 ausgebildet.
Mehrere Vertiefungen 175 sind auf dem Bodenwandabschnitt 123b des vorderen Gehäuses 123 ausgebildet. Die Vertiefungen 175 sind auf der oberen Hälfte des Bodenwandabschnitts 123b ausgebildet und jeweils mit Ölführungsnuten 177 verbunden und ausgebildet. Die Ölführungsnuten 177 sind alle mit dem Wellendichtungselement 132a und dem Radiallager 135 kommunizierend verbunden, um das Öl zuzuführen.
Wie vorstehend beschrieben, ist, in dem Schwenk-Taumelscheibenkompressor 121 gemäß dieser Ausführungsform, der Teil der Innenumfangsoberfläche 123a des vorderen Gehäuses 123, welcher in Kontakt mit dem Bodenwandabschnitt 123b steht, mit einem Ringkanal 173 ausgebildet, welcher einen inneren Radius aufweist, der größer als die Innenumfangsoberfläche 123a des vorderen Gehäuses 123 ist. Eine Stufe 173b ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 173a des Kanals 173 und der Innenumfangsoberfläche 123a des vorderen Gehäuses 123 ausgebildet. Selbst in dem Fall, in welchem die Innenumfangsoberfläche 123a als Gusseisen belassen ist, und mit einer Neigung ausgebildet ist, welche hinsichtlich des Zulaufens progressiv im Durchmesser von dem Bodenabschnitt zu der Öffnung hin vergrößert wird, wird daher das auf der Innenumfangsoberfläche 123a wirbelnde Öl daran gehindert, zu dem Zylinderblock 125 zu strömen und kann, da es durch die Stufe 173b blockiert wird, in dem Kanal 173 gehalten werden. Demzufolge kann das Öl hinreichend zu dem Wellendichtungselement 132a und dem Radiallager 135 auf der vorderen Seite durch die Vertiefung 175 und die Ölführungsnuten 177 zugeführt werden, welche auf dem Bodenwandabschnitt 123b ausgebildet sind.
11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Wirkung des Zuführens des Öls zu dem Schwenk-Taumelscheibenkompressor zeigt. In 11 stellt die Abszisse die Menge des in der Kurbelkammer aufbewahrten Öls dar, und die Ordinate die Menge des zu der Lippenkammer zugeführten Öls dar. Es kann auch aus 11 gesehen werden, dass die Menge des zugeführten Öls im Vergleich zu der früheren Technik bedeutend erhöht wird.
8 und 9 zeigen einen Schwenk-Taumelscheibenkompressor gemäß einer dritten Ausführungsform, welcher mit maximaler Abgabekapazität (100% Kapazität) betrieben wird. In 8 und 9 sind die gleichen Komponententeile, wie die in der zweiten Ausführungsform, durch gleiche Bezugsziffern jeweils bezeichnet, und werden nicht weiter beschrieben.
Der Schwenk-Taumelscheibenkompressor 181 weist ein vorderes Gehäuse 183 auf. Der Teil der Innenumfangsoberfläche 183a des vorderen Gehäuses 183, welcher in Kontakt mit dem Bodenwandabschnitt 183b steht, ist mit einem Ringkanal 185 ausgebildet, welcher einen inneren Radius R2 aufweist, der größer als der innere Radius R1 der Innenumfangsoberfläche 183a ist. Eine Stufe 185b ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 185a des Kanals 185 und der Innenumfangsoberfläche 183a des vorderen Gehäuses 183 ausgebildet.
Auch sind mehrere Vertiefungen 187 auf dem Bodenwandabschnitt 183b des vorderen Gehäuses 183 ausgebildet. Die Vertiefungen 187 sind in der oberen Hälfte des Bodenwandabschnitts 183b ausgebildet, und jede Vertiefung 187 ist mit einer Ölführungsnut 189 verbunden und ausgebildet. Jede der Ölführungsnuten 189 steht mit dem Wellendichtungselement 132a und dem Radiallager 135 in kommunizierender Verbindung, um das Öl zuzuführen.
Der Teil der Innenumfangsoberfläche 183a des vorderen Gehäuses 183, welcher nicht mit dem Kanal 185 ausgebildet ist, ist mit einer Rinne 191 ausgebildet, welche sich in Axialrichtung entlang des oberen Endteils der Innenumfangsoberfläche 183a erstreckt.
Die Rinne 191 ist in der in 9 gezeigten Weise ausgebildet. Insbesondere ist in 9 der Teil der Innenumfangsoberfläche auf der linken Seite der Nachbarschaft des oberen Endabschnitts davon als eine gewöhnliche Innenumfangsoberfläche 183a ausgebildet, welche den inneren Radius R1 aufweist. Der Teil der Innenumfangsoberfläche auf der rechten Seite der Nachbarschaft des oberen Endabschnitts davon in 9 ist andererseits als eine Innenumfangsoberfläche 183c mit einem inneren Radius ausgebildet, welcher im Wesentlichen gleich dem inneren Radius R1 der normalen Innenumfangsoberfläche 183a ist. Das Zentrum der Innenumfangsoberfläche 183c ist jedoch um S von dem Zentrum der Innenumfangsoberfläche 183a versetzt. Die Rinne 191 ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 183a und der Innenumfangsoberfläche 183c ausgebildet. Das in der Richtung von R auf der Innenumfangsoberfläche wirbelnde Schmieröl beschiesst bzw. überhäuft die Rinne 191. Auf diese Weise stört bzw. unterbricht und richtet die Rinne 191 die wirbelnde Ölströmung einwärts.
In dem herkömmlichen Kompressor 201, der in 10 gezeigt ist, ist beispielsweise eine Rinne 203 über den gesamten Bereich von dem Bodenwandabschnitt zu der Öffnung ei nes mit Boden versehenen zylindrischen vorderen Gehäuses 205 ausgebildet. Diese Rinne 203 ist zwischen einer Innenumfangsoberfläche mit dem inneren Radius R4 und einer Innenumfangsoberfläche mit einem inneren Radius gleich dem inneren Radius R4 ausgebildet, dessen Zentrum nach oben um F von dem Zentrum der inneren Umfangsoberfläche, welche den inneren Radius R4 aufweist, versetzt ist. Daher wird das in der Richtung U entlang der Innenumfangsoberfläche gewirbelte Öl einwärts gerichtet. Dieser Kompressor 201 hat den Vorteil, dass das Öl, welches die Rinne 203 beschiesst bzw. überhäuft hat, in die Kurbelkammer verstreut bzw. zerstäubt wird, und die gesamten gleitenden Teile bedeckt. Dennoch entsteht ein Problem derart, dass zerstäubtes Öl nicht einfach die Vertiefung erreichen kann, welche auf dem Bodenwandabschnitt ausgebildet ist, und dass die Menge des Öls, welches die Wellendichtungskammer erreicht, reduziert ist.
In dem Schwenk-Taumelscheibenkompressor 181 gemäß dieser Ausführungsform ist dagegen der Teil der Innenumfangsoberfläche 183a des vorderen Gehäuses 183, welcher in Kontakt mit dem Bodenwandabschnitt 183b steht, mit einem Ringkanal 185 ausgebildet, welcher einen inneren Radius R2 aufweist, der größer als der innere Radius R1 der Innenumfangsoberfläche 183a ist, und die Stufe 185b ist zwischen der Innenumfangsoberfläche 185a des Kanals 185 und der Innenumfangsoberfläche 183a des vorderen Gehäuses 183 ausgebildet. Auch ist der Teil der Innenumfangsoberfläche 183a des vorderen Gehäuses 183, welcher nicht mit dem Kanal 185 ausgebildet ist, mit der Rinne 191 ausgebildet, welche sich in Axialrichtung entlang des oberen Endabschnitts der Innenumfangsoberfläche 183a erstreckt.
Demzufolge wird die Ölzufuhr zu dem Wellendichtungselement 132a und dem Radiallager 185 durch den Kanal 135 einerseits sichergestellt, während das Öl zu den gleitenden Teilen in der Kurbelkammer durch die Rinne 191 andererseits zugeführt wird. Auf diese Weise wird das Öl hinreichend zu diesen zwei Teilen zugeführt.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, welche zu Zwecken der Darstellung ausgewählt wurden, sollte ersichtlich sein, dass vielfältige Modifikationen an dieser durch Fachleute ausgeführt werden können, ohne von dem grundlegenden Konzept und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-171851 [0002]
- JP 9-242667 [0005]

Claims

Kolbenkompressor, umfassend: ein Gehäuse (53, 123, 183) in der Form eines mit Boden versehenen Zylinders; eine Antriebswelle (63, 129), die in Axialrichtung des Gehäuses (53, 123, 183) angeordnet und auf dem Bodenabschnitt des Gehäuses (53, 123, 183) durch ein Lager gelagert ist; eine Wirbelplatte (77, 151), die in dem Gehäuse (53, 123, 183) untergebracht ist und an die Antriebswelle (63, 129) gekoppelt und durch diese in Drehung versetzt wird, wobei die Wirbelplatte (77, 151) bezüglich der Antriebswelle (63, 129) neigbar angeordnet ist; einen Zylinderblock (55, 125), der die Öffnung des Gehäuses (53, 123, 183) bedeckt und mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen (83, 157) ausgebildet ist, die parallel zu der Achse des Gehäuses (53, 123, 183) in umfänglich beabstandeter Beziehung zueinander angeordnet sind; einen Kolben (85, 159), der hin und her bewegbar in jedem der Zylinderbohrungen (83, 157) angeordnet ist; und einen Bewegungsübertragungsmechanismus (89, 143, 145, 165), der einerseits umfänglich gleitend an dem Außenumfangsabschnitt der Wirbelplatte (77, 151) gekoppelt ist, und an den Kolben (85, 159), welche in gegenüberliegender Beziehung zu dem Umfangsabschnitt der Wirbelplatte (77, 151) angeordnet sind, zur Übertragung der Axialbewegung des Umfangsabschnitts der Wirbelplatte (77, 151) an jeden der Kolben (85, 159) gekoppelt ist, die in gegenüberliegender Beziehung zu der Umfangsoberfläche angeordnet sind; wobei der Druck in dem Gehäuse (53, 123, 183) bezüglich des Drucks in den Zylinderbohrungen (83, 157) geändert wird, um dadurch den Neigungswinkel der Wirbelplatte (77, 151) bezüglich der Achse davon zu ändern, um den Hub der Kolben (85, 159) und die Abgabemenge zu ändern; und wobei ein Teil der Innenumfangsoberfläche (53b, 123a, 183a) des Gehäuses (53, 123, 183), welcher dem Bodenabschnitt (53a, 123b, 183b) des Gehäuses (53, 123, 183) näher ist, mit einem Abschnitt (111, 173, 185) mit großem Durchmesser ausgebildet ist, welcher im Durchmesser größer als der andere Teil der Innenumfangsoberfläche (53b, 123a) des Gehäuses (53, 123, 183) ist, und wobei eine Stufe (111b, 173b, 185b) zwischen dem Abschnitt (111, 173, 185) mit großem Durchmesser und der Innenumfangsoberfläche (53b, 123a) des Gehäuses (53, 123, 183) ausgebildet ist.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1, wobei der Abschnitt großen Durchmessers ringförmig ist.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1, wobei die Innenumfangsoberfläche (123a) des Gehäuses (123) mit einer Reliefneigung ausgebildet ist, welche einen progressiv größeren Durchmesser zu der Öffnung von dem Bodenabschnitt (123b) aus aufweist.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1, wobei ein rinnenförmiger Vorsprung (191), der sich entlang der Achse des Gehäuses (183) erstreckt, auf dem Teil der Innenumfangsoberfläche (183a) des Gehäuses (183) erstreckt, welcher näher zu der Öffnung des Gehäuses (183) als die Stufe (185b) ist.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1, wobei die Achse der Antriebswelle (63, 129) horizontal ist.