DE102008040455B4 - axial piston - Google Patents

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Abstract

Axialkolbenverdichter nach dem Taumelscheibenprinzip, bei dem um eine zentrale Symmetrieachse (7) mehrere Kolben (3) angeordnet sind, die parallel zu dieser Symmetrieachse in korrespondierenden Zylinderbohrungen (2) bewegt werden können, wobei die Kolben (3) fest mit Stützstrukturen (12, 12', 12'') verbunden sind, die eine Verdrehung der Kolben (3) um ihre jeweilige Mittelachse (11) durch Abstützung an einem benachbarten Bauteil begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') so ausgelegt sind, dass die Hauptkomponente der resultierenden Stützkraft bezüglich der zentralen Symmetrieachse (7) jeweils in radialer Richtung wirkt und die Erstreckung der Stützstrukturen (12, 12', 12'') in tangentialer Richtung so groß ist, dass sich die Stützstrukturen (12, 12', 12'') benachbarter Kolben (3) zumindest teilweise überlappen oder Stützstrukturen (12, 12', 12'') eines Kolbens (3) jeweils bis in den Bereich eines benachbarten Kolbens reichen.Axial piston compressor based on the swash plate principle, in which several pistons (3) are arranged around a central axis of symmetry (7) and can be moved parallel to this axis of symmetry in corresponding cylinder bores (2), the pistons (3) fixed to support structures (12, 12) ', 12' ') which limit rotation of the pistons (3) about their respective central axis (11) by supporting them on an adjacent component, characterized in that the support structures (12, 12', 12 '') are designed in this way are that the main component of the resulting support force acts with respect to the central axis of symmetry (7) in each case in the radial direction and the extent of the support structures (12, 12 ', 12' ') in the tangential direction is so great that the support structures (12, 12 ', 12' ') of adjacent pistons (3) at least partially overlap or support structures (12, 12', 12 '') of a piston (3) each extend into the area of an adjacent piston.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter, dessen Konstruktion einen reibungs- und geräuscharmen Betrieb bedingt.The invention relates to an axial piston compressor whose construction requires a smooth and quiet operation.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Axialkolbenverdichter kommen als besonders kompakte und leistungsfähige Kompressionselemente in verschiedensten Anwendungen zum Einsatz, wo es auf eine effektive und weitgehend verstetigte Druckbeaufschlagung von Fluiden ankommt. Das gilt insbesondere für eine Verwendung in verschiedenen Kompressionskreisläufen von Klimageräten in Kraftfahrzeugen.Axial piston compressors are used as particularly compact and powerful compression elements in a wide variety of applications, where effective and largely constant pressurization of fluids is required. This is especially true for use in various compression circuits of air conditioners in motor vehicles.

Dabei wird eine Geräuschentwicklung angestrebt, die zumindest andere Betriebsgeräusche des Fahrzeugs nicht spürbar übertrifft. Aus energetischer Sicht wird zudem stets eine Minimierung der Geräuschentwicklung angestrebt, da diese ansonsten die dem Klimagerät zugeführte mechanische Energie in nicht nutzbarer Weise und inakzeptablen Umfang in Schallenergie umwandeln und dissipieren würde. Des Weiteren sind grundsätzlich Reibungseffekte zu vermeiden beziehungsweise zu minimieren, welche über einen mit ihnen verbundenen Verschleiß die Standzeiten der betroffenen Baugruppen reduzieren würden beziehungsweise mit einem erhöhten Aufwand für den regelmäßigen Austausch verschiedener Verschleißteile verbunden wären.In this case, a noise is sought, which does not noticeably exceed at least other operating noise of the vehicle. From an energetic point of view, moreover, a minimization of the noise is always sought, as this would otherwise convert the mechanical energy supplied to the air conditioner in an unusable and unacceptable extent in sound energy and dissipate. Furthermore, in principle, frictional effects are to be avoided or minimized, which would reduce the service lives of the assemblies concerned by way of wear associated therewith, or would be associated with increased expenditure for the regular replacement of various wearing parts.

Das Funktionsprinzip von Axialkolbenverdichtern beruht in vielen Fällen auf der Verwendung sogenannter Taumelscheiben, Schwenkscheiben oder -ringen beziehungsweise Schrägscheiben oder -ringen, im Folgenden nur noch stellvertretend Taumelscheiben genannt, die beweglich mit Kolben, häufig als Bestandteil rotationssymmetrischer Mehrkolbenanordnungen, in Verbindung stehen. Die Kolben sind in Zylinderbohrungen geführt verschiebbar, die parallel zur Symmetrieachse verlaufen. Die Bewegung der Kolben führt zur angestrebten Kompressionswirkung der Anordnung. Die Bewegung der Kolben kommt zustande, wenn während einer bestimmungsgemäßen Relativbewegung der Taumelscheibe, beispielsweise durch Rotation der Taumelscheibe um die Symmetrieachse der Kolbenanordnung, der Abstand des Verbindungsbereichs zwischen der Taumelscheibe und dem jeweiligen Kolben zum die Zylinderbohrungen aufweisenden Gehäuseteil variiert, was zu einer hubförmigen Zwangsbewegung der Kolben in den Zylinderbohrungen führt. Die Art der Relativbewegung zwischen Taumelscheibe und Kolben bedingt das Auftreten von Drehmomenten an den beweglichen Kolben, die nicht genutzt werden können.The operating principle of axial piston compressors is based in many cases on the use of so-called swashplates, swashplates or rings or swash plates or rings, hereinafter referred to as swashplates, which are movably associated with pistons, often as part of rotationally symmetrical multi-piston arrangements. The pistons are guided guided in cylinder bores, which run parallel to the axis of symmetry. The movement of the piston leads to the desired compression effect of the arrangement. The movement of the pistons occurs when, during a proper relative movement of the swash plate, for example by rotation of the swash plate about the axis of symmetry of the piston assembly, the distance of the connecting portion between the swash plate and the respective piston to the cylinder bores having housing part varies, resulting in a hub-shaped forced movement of the Piston in the cylinder bores leads. The type of relative movement between the swash plate and the piston causes the occurrence of torques on the movable piston, which can not be used.

Aus konstruktiven Gründen ist der Verbindungsbereich zwischen der Taumelscheibe und den einzelnen Kolben vorzugsweise in Form einer Kolbenkalotte ausgeführt, die entsprechende Lagervorrichtungen, beispielsweise in Form schwenkbeweglicher Kolbenschuhe, aufnimmt, um eine bewegliche und teilformschlüssige Verbindung zwischen der Taumelscheibe und den Kolben zu realisieren. Die Kolbenkalotte umfängt den Rand der Taumelscheibe klauenförmig (beispielsweise in Form einer sogenannten Kolbenbrücke).For structural reasons, the connecting region between the swash plate and the individual pistons is preferably designed in the form of a piston calotte, which receives corresponding bearing devices, for example in the form of pivotable piston shoes, in order to realize a movable and partially positive connection between the swash plate and the pistons. The piston calotte surrounds the edge of the swash plate in the shape of a claw (for example in the form of a so-called piston bridge).

Eines der eingeprägten Drehmomente wirkt um die Längsachse des Kolbens. Ohne Kompensation dieses Drehmoments käme es zu einer Rotation des Kolbens um seine Längsachse, bis die Kolbenbrücke mit der Taumelscheibe in Kontakt gelangen würde, was im ungünstigsten Fall die Anordnung zerstören, in jedem Fall jedoch die Funktionsweise durch ein sehr ungünstiges Reibungsverhalten stark beeinträchtigen würde. Im Fall der Verwendung von Kolbenbrücken ist es daher zwingend erforderlich, dieses eingeprägte Drehmoment zu kompensieren. Um die Bewegung des Kolbens im Zylinder nicht zu beeinträchtigen beziehungsweise die Zylinderwand nicht einem zu starken Verschleiß zu unterwerfen, erfolgt die funktionsbedingt erforderliche Momentenabstützung in der Regel im Bereich der Kolbenkalotte beziehungsweise Kolbenbrücke.One of the impressed torques acts around the longitudinal axis of the piston. Without compensation of this torque, there would be a rotation of the piston about its longitudinal axis until the piston bridge would come into contact with the swash plate, which would destroy the arrangement in the worst case, but would in any case severely impair the operation by a very unfavorable friction behavior. In the case of the use of piston bridges, it is therefore imperative to compensate for this impressed torque. In order not to impair the movement of the piston in the cylinder or not to subject the cylinder wall to excessive wear, the functionally required torque support is usually in the range of the piston calotte or piston bridge.

Kolbenkalotten und Kolbenbrücken sind daher so konzipiert, dass sie nicht beliebig um die Längsachse des Kolbens verdreht werden können, was zur Verhinderung von unerwünschten Kontakten zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen beiträgt. Die erforderliche Kompensation des eingeprägten Drehmoments erfolgt dennoch über den Kontakt mit Baugruppen, denen gegenüber die jeweilige Kolbenbrücke eine Relativbewegung vollführt, allerdings in konstruktiv angelegten Kontaktpunkten beziehungsweise Kontaktbereichen.Piston calipers and piston bridges are therefore designed so that they can not be rotated arbitrarily about the longitudinal axis of the piston, which contributes to the prevention of unwanted contacts between relatively movable parts. The required compensation of the impressed torque nevertheless takes place via the contact with modules, which performs a relative movement with respect to the respective piston bridge, but in contact points or contact areas designed in a constructive manner.

Da das zu kompensierende Drehmoment reibungsvermittelt eingeprägt wird, hängt es in erster Linie von der Kraft ab, mit welcher der Kolben gegen Bauteile gepresst wird, deren Relativbewegung bezüglich der Symmetrieachse des Kolbens eine Rotationskomponente aufweisen. Diese Bauteile finden sich in den Lagervorrichtungen im Bereich der Kolbenschuhe. Die Anpresskraft, welche die Einprägung des zu kompensierenden Drehmoments ermöglicht, ergibt sich aus dem Widerstand, den der Kolben der Hubbewegung entgegensetzt. Dieser Widerstand resultiert aus dem am Kolben anliegenden Gasdruck, aus reibungsbedingten Kräften, die zwischen Kolben und Zylinderwand auftreten sowie aus trägheitsbedingten Kräften, die während der Beschleunigung des Kolbens im Verlauf eines Hubs auftreten. Daraus folgt, dass sich das zu kompensierende Drehmoment wesentlich mit dem Betriebsdruck des zu komprimierenden Fluids erhöht. Dieser Aspekt gewinnt insbesondere im Bereich von Fahrzeugklimaanlagen an Bedeutung, da dort in verstärktem Maße Kältemittel auf der Basis von Kohlendioxid eingesetzt werden, was gegenüber herkömmlichen Klimaanlagen mit deutlich höheren Betriebsdrücken verbunden ist.Since the torque to be compensated is impressed in a friction-mediated manner, it depends primarily on the force with which the piston is pressed against components whose relative movement with respect to the axis of symmetry of the piston has a rotational component. These components can be found in the storage devices in the field of piston shoes. The contact force, which allows the impression of the torque to be compensated, results from the resistance that the piston opposes the lifting movement. This resistance results from the gas pressure applied to the piston, from frictional forces that occur between the piston and the cylinder wall, and from inertial forces that occur during the acceleration of the piston in the course of a stroke. It follows that the torque to be compensated significantly with the operating pressure of increased compressing fluid. This aspect is gaining in importance, in particular in the field of vehicle air conditioning systems, since carbon dioxide-based refrigerants are used to a greater extent there, which is associated with significantly higher operating pressures than conventional air conditioning systems.

Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, die Einprägung von Drehmomenten durch eine Optimierung der Reibungseigenschaften der im Verbindungsbereich zwischen Kolben und Taumelscheibe verwendeten Bauteile zu reduzieren ( DE 199 55 103 A1 , DE 10 2006 008 437 A1 ). Diese Maßnahmen ersetzen jedoch keine Kompensation eingeprägter Drehmomente, da deren Auftreten grundsätzlich, und zwar in der beschriebenen Abhängigkeit von der jeweiligen Anpresskraft, bestehen bleibt.Various ways are known of reducing the torque impression by optimizing the frictional properties of the components used in the connecting area between the piston and the swash plate ( DE 199 55 103 A1 . DE 10 2006 008 437 A1 ). However, these measures do not replace compensation of impressed torques, since their occurrence basically, in the described dependence on the respective contact force, remains.

Anforderungen bezüglich einer Gewichtseinsparung bedingen im Verdichterbereich einen häufigen Einsatz von Gehäusen beziehungsweise Gehäuseteilen aus Aluminium. Die Werkstoffwahl für die Kolben kann aufgrund der auftretenden Betriebslasten alternativ Stahlwerkstoffe erfordern. Bei einer direkten Abstützung der Kolben an derartigen Gehäuseteilen aus Aluminium, die eine gebräuchliche Lösung zur Kompensation des eingeprägten Drehmoments darstellt, bilden sich Gleitzonen heraus, in denen Stahl auf Aluminium gleitet, was zwar die stählernen Kolbenkomponenten schont, im Kontaktbereich zwischen Kolben und Gehäuse dagegen zu einer teilweise erheblichen Abrasion von Alumiumpartikeln führt. Dadurch können Rillen oder andere Formveränderungen im Gehäuse auftreten, welche das Gleitverhalten der Kolben beeinträchtigen und infolge auch ein Fortschreiten der abrasiven Erscheinungen unter einer Verschlechterung der Momentenkompensation bedingen können. Abhilfe kann in diesen Fällen nur ein aufwändiger regelmäßiger Ersatz der verschlissenen Gehäuseteile schaffen.Requirements in terms of weight savings require in the compressor area a frequent use of housings or housing parts made of aluminum. The choice of material for the pistons may require steel materials due to the operating loads that occur. In a direct support of the piston to such housing parts made of aluminum, which is a common solution for the compensation of the impressed torque, sliding zones form out, in which steel slides on aluminum, which protects the steel piston components, in contrast, in the contact area between the piston and housing results in a partial considerable abrasion of aluminum particles. As a result, grooves or other changes in shape may occur in the housing, which may affect the sliding behavior of the piston and due to a progression of the abrasive phenomena may cause a deterioration of the torque compensation. Remedy can provide in these cases, only a time-consuming periodic replacement of the worn housing parts.

Ein weiterer Nachteil einer verstärkten Aluminiumabrasion ist durch die Eigenschaft von Aluminium bedingt, auf seiner Oberfläche in oxidativer Umgebung sehr schnell eine dünne und sehr feste Oxidschicht auszubilden. Durch die im Verschleißfall punktuell auftretenden, teilweise sehr hohen Drücke und/oder Temperaturen können zudem besonders harte kristalline Phasen entstehen. Dadurch werden die aus der Gehäusewand stammenden Abriebpartikel umgehend mit einer Schicht aus Aluminiumoxid überzogen und werden so zu einem sehr aggressiv wirkenden Schleifmittel, das an allen beweglichen Teilen des Verdichters zu einer Zunahme von Verschleißerscheinungen führt. Weiterhin erzeugt die Reibung zwischen Kolben und Gehäuse, neben den genannten Verschleißeffekten, Schwingungen des Verdichtergehäuses, die als Luftschall abgestrahlt und als unerwünschtes Verdichterbeziehungsweise Kompressorgeräusch hörbar werden. Die Geräuschentwicklung ist ein häufig kritisierter Nachteil bekannter Axialkolbenverdichter gemäß dem Stand der Technik.Another disadvantage of increased aluminum abrasion is due to the property of aluminum to form on its surface in oxidative environment very quickly a thin and very solid oxide layer. Due to the sometimes very high pressures and / or temperatures occurring in the event of wear, particularly hard crystalline phases can also arise. As a result, the abrasion particles originating from the housing wall are immediately coated with a layer of aluminum oxide and thus become a very aggressive abrasive, which leads to an increase in wear on all moving parts of the compressor. Furthermore, generates the friction between the piston and housing, in addition to the aforementioned wear effects, vibrations of the compressor housing, which are emitted as airborne sound and audible as an unwanted Verdichterferziehungsweise compressor noise. The noise is a frequently criticized disadvantage of known axial piston compressors according to the prior art.

Es ist bekannt, eine Verdrehsicherung der Kolben über relativ große Kontaktflächen zu realisieren. Dabei wird eine geeignet geformte Kolbenbrücke weitgehend von einer komplementären Nut umfangen, in der sie sich gleitend bewegt ( DE 102 61 884 A1 ). Jede derartige Ausgestaltung erfordert zur Ermöglichung der funktionsnotwendigen Gleitbewegung ein Spiel, was letztlich zu einer ungleichmäßigen Belastung der Kontaktflächen mit allen damit verbundenen Nachteilen führt.It is known to realize a rotation of the piston over relatively large contact surfaces. In this case, a suitably shaped piston bridge is largely surrounded by a complementary groove, in which it moves in a sliding manner ( DE 102 61 884 A1 ). Any such design requires clearance to allow for the necessary sliding action, ultimately leading to uneven loading of the contact surfaces with all the disadvantages associated therewith.

Es ist bekannt, die dargestellte Problematik abzuschwächen, indem die zur Kompensation des eingeprägten Drehmoments erforderliche Abstützung in Kontaktbereichen erfolgt, die für ein günstiges Hebelverhältnis sorgen, wodurch die zur Momentenkompensation erforderliche Anpresskraft relativ gering wird. Dazu sind beispielsweise T-förmige Rotationsbegrenzungen bekannt, deren Balkenlänge das Hebelverhältnis festlegt ( DE 197 46 896 A1 ). Dieser Vorgehensweise sind in herkömmlichen Verdichteranordnungen konstruktive Grenzen gesetzt, da Stützelemente entsprechender Erstreckung maximal bis an die Stützelemente des benachbarten Kolbens heranreichen können. Das geschilderte Problem bleibt in abgeschwächter Form bestehen.It is known to mitigate the problems presented by the required for the compensation of the impressed torque support in contact areas, which provide a favorable leverage, whereby the force required for torque compensation contact pressure is relatively low. For this purpose, for example, T-shaped rotation boundaries are known whose beam length determines the lever ratio ( DE 197 46 896 A1 ). This approach is set constructive limits in conventional compressor arrangements, since support elements of corresponding extent can reach as far as possible to the support elements of the adjacent piston. The described problem persists in a weakened form.

Es sind Axialkolbenmaschinen mit Kolbenbrückenlösungen bekannt, in denen benachbarte Kolbenbrücken Kontaktflächen aufweisen, die für eine gegenseitige Abstützung in tangentialer Richtung vorgesehen sind. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Abstützung an entsprechenden Gleitzonen des Gehäuses. Ein Nachteil derartiger Anordnungen besteht jedoch darin, dass die Abstützung gewissermaßen gegen „fliehende” Flächen erfolgt, was unter Berücksichtigung eines erforderlichen Mindestspiels zwischen den einzelnen Kolbenbrücken und damit verbundenen Auslenkungen zu Klemmeffekten führen kann, welche die Leichtgängigkeit der Verdichteranordnung beeinträchtigen würde. Derartige Lösungen sind daher allenfalls für symmetrische Doppelkolbenanordnungen geeignet ( DE 196 42 021 A1 , DE 195 27 645 A1 ).Axial piston machines with piston bridge solutions are known in which adjacent piston bridges have contact surfaces which are provided for mutual support in the tangential direction. This eliminates the need for support at corresponding sliding zones of the housing. A disadvantage of such arrangements, however, is that the support to some extent takes place against "fleeing" surfaces, which, taking into account a required minimum clearance between the individual piston bridges and associated deflections can lead to clamping effects, which would affect the ease of the compressor assembly. Such solutions are therefore at best suitable for symmetrical double-piston arrangements ( DE 196 42 021 A1 . DE 195 27 645 A1 ).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Axialkolbenverdichter anzugeben, der sich gegenüber dem Stand der Technik durch einen geringen Verschleiß, eine geringe Geräuschentwicklung und einen geringen Laufwiderstand auszeichnet, und der zu seiner Herstellung keinen erhöhten Aufwand erfordert.The object of the invention is to provide an axial piston, which is distinguished from the prior art by a low wear, low noise and low running resistance, and requires no increased effort to its production.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION

Der Kern der Erfindung besteht darin, die Kolben eines Axialkolbenverdichters mit Stützstrukturen zu versehen, die bis in den Bereich der jeweiligen Stützstruktur des jeweils benachbarten Kolbens reicht und diese überlappt. Durch die Überlappung wird die konstruktive Begrenzung bisheriger Lösungen überwunden, wonach Stützelemente in ihrer Erstreckung maximal bis an die Stützelemente des benachbarten Kolbens heranreichen können. Erfolgt durch derart ausgelegte und überlappend angeordnete Stützstrukturen eine Abstützung an der Gehäusewand eines entsprechend ausgestalteten Verdichters, so lässt sich zumindest die Länge des zur Kompensation des eingeprägten Drehmoments wirksamen Hebelarms gegenüber dem Stand der Technik deutlich vergrößern, was zu einer Verringerung der Reibung und des Abriebs und damit verbunden einer Verringerung der Geräuschentwicklung führt.The essence of the invention is to provide the pistons of an axial piston compressor with support structures that extends into the region of the respective support structure of the respectively adjacent piston and overlaps them. The overlap overcomes the structural limitation of previous solutions, according to which support elements can extend as far as possible to the support elements of the adjacent piston in their extension. Is carried out by so designed and overlapping arranged support structures a support on the housing wall of a suitably designed compressor, so can at least the length of effective for compensating the impressed torque lever arm over the prior art significantly increase, resulting in a reduction of friction and abrasion and associated with this results in a reduction of the noise.

Die Erfindung besteht insbesondere in einem Axialkolbenverdichter nach dem Taumelscheibenprinzip, bei dem um eine zentrale Symmetrieachse mehrere Kolben angeordnet sind, die parallel zu dieser Symmetrieachse in korrespondierenden Zylinderbohrungen bewegt werden können, wobei die Kolben fest mit Stützstrukturen verbunden sind, die eine Verdrehung der Kolben um ihre jeweilige Mittelachse durch Abstützung an einem benachbarten Bauteil begrenzen, wobei die Stützstrukturen so ausgelegt sind, dass die Hauptkomponente der bei Verdrehung der Kolben resultierenden Stützkraft bezüglich der zentralen Symmetrieachse jeweils in radialer Richtung wirkt und die Erstreckung der Stützstrukturen in tangentialer Richtung so groß ist, dass sich die Stützstrukturen benachbarter Kolben zumindest teilweise überlappen oder Stützstrukturen eines Kolbens jeweils bis in den Bereich eines benachbarten Kolbens reichen. Unter der Hauptkomponente der resultierenden Stützkraft ist die betragsmäßig größte Kraftkomponente zu verstehen, die sich bei einer Zerlegung der Stützkraft in eine radiale und eine tangentiale Komponente ergibt.The invention consists in particular in an axial piston compressor according to the swash plate principle, in which a plurality of pistons are arranged about a central axis of symmetry, which can be moved parallel to this axis of symmetry in corresponding cylinder bores, wherein the pistons are fixedly connected to support structures which rotate the pistons about their respective central axis by support on an adjacent component limit, wherein the support structures are designed so that the main component of the resulting upon rotation of the piston supporting force with respect to the central axis of symmetry acts in the radial direction and the extension of the support structures in the tangential direction is so large that the support structures of adjacent pistons at least partially overlap or support structures of a piston each extend into the region of an adjacent piston. The main component of the resulting support force is to be understood as the largest force component in terms of magnitude that results when the support force is divided into a radial and a tangential component.

Die Überlappung wird vorteilhafterweise dadurch realisiert, dass in einer radialsymmetrischen Anordnung die Stützstrukturen in der Nähe des die Kolbenanordnung umgebenden Gehäuses verlaufen und bezüglich ihres Abstands zur zentralen Symmetrieachse der Anordnung zumindest teilweise in unterschiedlichem Abstand angeordnet sind beziehungsweise eine Abstandsstufung aufweisen.The overlap is advantageously realized in that in a radially symmetrical arrangement, the support structures in the vicinity of the housing surrounding the piston assembly and are at least partially arranged at different distances with respect to their distance from the central axis of symmetry of the arrangement or have a distance gradation.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGEMBODIMENTS OF THE INVENTION

An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:In embodiments, the invention is explained in more detail below. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Kolbens in einem Axialkolbenverdichter; 1 a schematic representation of a piston in an axial piston compressor;

2 eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Kolbenbrücke in Schnittdarstellung; 2 a schematic plan view of an exemplary piston bridge in section;

3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter; 3 a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor;

4 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit erfindungsgemäß ausgelegten Stützstrukturen; 4 a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston with inventively designed support structures;

5 eine schematische Teilabwicklung der Kolbenanordnung; 5 a schematic partial processing of the piston assembly;

6 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit besonders vorteilhaft ausgelegten Stützstrukturen; 6 a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor with particularly advantageous designed support structures;

7 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit einer weiteren Variante besonders vorteilhaft ausgelegter Stützstrukturen; 7 a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor with a further variant of particularly advantageous designed support structures;

8 eine perspektivische Darstellung einer Kolbenanordnung mit Stützstrukturen gemäß 4; 8th a perspective view of a piston assembly with support structures according to 4 ;

9 eine auszugsweise Draufsicht auf eine Kolbenanordnung gemäß 8; 9 a partial plan view of a piston assembly according to 8th ;

10 eine perspektivische Darstellung einer Kolbenanordnung mit Stützstrukturen gemäß 6; 10 a perspective view of a piston assembly with support structures according to 6 ;

11 eine auszugsweise Draufsicht auf eine Kolbenanordnung gemäß 10; 11 a partial plan view of a piston assembly according to 10 ;

12 eine perspektivische Darstellung einer Kolbenanordnung mit Stützstrukturen gemäß 7 und 12 a perspective view of a piston assembly with support structures according to 7 and

13 eine auszugsweise Draufsicht auf eine Kolbenanordnung gemäß 12. 13 a partial plan view of a piston assembly according to 12 ,

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kolbens in einem Axialkolbenverdichter zur Verdeutlichung der relevanten Lagebeziehungen. In einem Zylinderblock 1 sind Zylinderbohrungen 2 angeordnet, in denen Kolben 3 eine linear oszillierende Bewegung (in Richtung des Doppelpfeils) ausführen können. Das freie Ende des Kolbens 3 ist fest mit einer Kolbenbrücke 4 verbunden, die der Aufnahme von Kolbenschuhen 5 dient. Zwischen den Kolbenschuhen 5 gleitet eine rotierende Taumelscheibe 6. Die Rotationsachse 7, die gleichzeitig die zentrale Symmetrieachse der Gesamtanordnung bildet, verläuft parallel zur Zylinderbohrung 2, jedoch nicht parallel zur Normalen der Ebene der Taumelscheibe 6, weshalb deren Rotation mit einer Taumelbewegung verbunden ist, was zu einer ständigen Variation des Neigungswinkels der Taumelscheibe 6 gegenüber der Kolbenbrücke 4 führt. Diese Taumelbewegung erzwingt die erwünschte und funktionsnotwendige Oszillationsbewegung des Kolbens 3. 1 shows a schematic representation of a piston in an axial piston compressor to illustrate the relevant positional relationships. In a cylinder block 1 are cylinder bores 2 arranged in which pistons 3 can perform a linear oscillating movement (in the direction of the double arrow). The free end of the piston 3 is fixed with a piston bridge 4 connected, the inclusion of piston shoes 5 serves. Between the piston shoes 5 slides a rotating swash plate 6 , The rotation axis 7 , which simultaneously forms the central axis of symmetry of the overall arrangement, runs parallel to the cylinder bore 2 , However not parallel to the normal of the plane of the swash plate 6 Therefore, their rotation is associated with a tumbling motion, resulting in a constant variation of the inclination angle of the swash plate 6 opposite the piston bridge 4 leads. This wobbling force enforces the desired and functional oscillation movement of the piston 3 ,

Über die Kontaktflächen 8 zwischen der Taumelscheibe 6 und den Kolbenschuhen 5 wird durch die Rotationskomponente der Taumelbewegung und entsprechende Andruckkräfte ein Drehmoment in den Kolben 3 eingeprägt, dessen Hauptkomponente parallel zur Zylinder- beziehungsweise Kolbenachse verläuft. Da der Kolben 3 im Bereich der Zylinderbohrung 2 über keine Verdrehsicherung verfügt, kommt es durch das eingeprägte Drehmoment zu einer Drehung der Kolbenbrücke 4 um die Zylinderachse, bis es infolge dieser Verdrehung zur Ausbildung eines abstützenden Kontakts zu benachbarten Baugruppen und damit verbunden zu einer Hemmung einer weitergehenden Verdrehung kommt. Der abstützende Kontakt ist im sich dabei ausbildenden Kontaktbereich 9 zwangsläufig mit abrasiven Effekten verbunden. Im vorliegenden Fall bildet sich der zur Abstützung beziehungsweise Kompensation des eingeprägten Drehmoments erforderliche Kontaktbereich 9 zwischen der Kolbenbrücke 4 und dem Gehäuse 10 des Verdichters heraus.About the contact surfaces 8th between the swash plate 6 and the piston shoes 5 is due to the rotational component of the tumbling motion and corresponding pressure forces a torque in the piston 3 imprinted, whose main component is parallel to the cylinder or piston axis. Because the piston 3 in the area of the cylinder bore 2 has no anti-rotation, it comes through the impressed torque to a rotation of the piston bridge 4 around the cylinder axis until, as a result of this rotation, there is formation of a supporting contact with adjacent assemblies and, associated therewith, inhibition of further rotation. The supporting contact is in the thereby forming contact area 9 inevitably associated with abrasive effects. In the present case, the contact area required for supporting or compensating for the impressed torque is formed 9 between the piston bridge 4 and the housing 10 out of the compressor.

An diesem Beispiel wird das generelle Problem eines zu kompensierenden Drehmoments deutlich. Bei derartigen Axialkolbenverdichtern mit Schwenkscheibe oder -ring beziehungsweise Taumelscheibe und über Kolbenschuhe axial geführte Kolben wirken auf die Kolben sowohl Massen- als auch Gaskräfte (parallel zur Zylinderachse). Eines der dadurch eingeprägten Drehmomente wirkt um die Längsachse des Kolbens. Wenn es nicht kompensiert würde, würde die Kolbenbrücke, welche den Schwenkring beziehungsweise die Taumelscheibe umschließt, gedreht und dagegen gedrückt werden. Dies könnte zur Zerstörung des Mechanismus führen. Zur Kompensation des eingeprägten Drehmoments dient ein konstruktiv geometrisch definierter Kontaktpunkt oder Kontaktbereich, in dem die mit der gleitenden Abstützung verbundenen Effekte weniger schädlich sind.This example illustrates the general problem of compensating torque. In such axial piston compressors with swash plate or ring or swash plate and pistons axially guided pistons act on the piston both mass and gas forces (parallel to the cylinder axis). One of the torques impressed thereby acts around the longitudinal axis of the piston. If it were not compensated, the piston bridge, which encloses the swash ring or the swash plate, would be rotated and pressed against it. This could lead to the destruction of the mechanism. To compensate for the impressed torque is a structurally geometrically defined contact point or contact area, in which the associated with the sliding support effects are less harmful.

In jedem Fall wird zwischen den zueinander axial oszillierenden Kontaktflächen eine Kontaktpressung erzeugt, welche hauptsächlich an der weicheren der beiden Gleitflächen Abrasion erzeugt. Bei einer Abstützung am Gehäuse erfolgt der Hauptanteil des Verschleißes und des Abriebs am Gehäuse, wenn dieses aus Aluminium und die komplementäre Stützstruktur aus härterem Material, beispielsweise aus Stahl, besteht.In any case, a contact pressure is generated between the mutually axially oscillating contact surfaces, which generates abrasion mainly on the softer of the two sliding surfaces. When supported on the housing, the majority of wear and tear on the housing occurs when it is made of aluminum and the complementary support structure is made of a harder material, such as steel.

Dieses Abriebvolumen ist umso größer, je höher die Betriebsdrücke und damit das abzufangende Drehmoment sind.This abrasion volume is greater, the higher the operating pressures and thus the torque to be absorbed.

Bei alternativen umweltfreundlichen Kältemitteln, wie z. B. CO2, wird der Effekt verstärkt, da dessen Gaseigenschaften wesentlich höhere Betriebsdrücke bedingen.For alternative environmentally friendly refrigerants, such. As CO 2 , the effect is enhanced because its gas properties cause much higher operating pressures.

Weiterhin erzeugt die Reibung zwischen Kolben und Gehäuse Schwingungen des Verdichtergehäuses, die als Luftschall abgestrahlt und als unerwünschtes Verdichter- beziehungsweise Kompressorgeräusch hörbar werden und ebenfalls mit wachsender Anpresskraft zunehmen. Die Problematik eines derart beanspruchten Kontaktbereichs wird in 2 weiter verdeutlicht.Furthermore, the friction between piston and housing generates vibrations of the compressor housing, which are emitted as airborne sound and audible as unwanted compressor or compressor noise and also increase with increasing contact pressure. The problem of such a claimed contact area is in 2 further clarified.

2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine beispielhafte Kolbenbrücke 4 in Schnittdarstellung. Die Schnittebene verläuft senkrecht zur Rotations- und Symmetrieachse 7 der Gesamtanordnung. Das Drehmoment, welches durch die Reibung zwischen der rotierenden Taumelscheibe 6, den Kolbenschuhen (nicht dargestellt) und der Kolbenkalotte beziehungsweise Kolbenbrücke 4, in welcher der Kolbenschuh schwenkbar gelagert ist, auf den Kolben einwirkt, ist eine Funktion der axialen Kolbenkraft, welche wiederum, wie bereits angesprochen, durch die wirkenden Gas- und Trägheitskrafte bestimmt wird. 2 shows a schematic plan view of an exemplary piston bridge 4 in section. The cutting plane is perpendicular to the axis of rotation and symmetry 7 the overall arrangement. The torque caused by the friction between the rotating swash plate 6 , the piston shoes (not shown) and the piston calotte or piston bridge 4 , in which the piston shoe is pivotally mounted, acts on the piston, is a function of the axial piston force, which in turn, as already mentioned, by the acting gas and inertial forces is determined.

Dieses eingeprägte Drehmoment um die Kolbenachse 11 wird über eine Stütz- beziehungsweise Kontaktkraft Fa zwischen der Kolbenbrücke 4 und dem Gehäuse 10 kompensiert, welche zu einer Flächenpressung zwischen dem axial oszillierenden Kolben und der betroffenen Anlagefläche im Kontaktbereich zum Gehäuse 10 resultiert. Durch eine spielbedingte leichte Verdrehung des Kolbens kommt es zu einer ungleichmäßigen Ausprägung der Flächenpressung, was idealisiert durch die Annahme eines Kontaktpunkts 9 (tatsächlich einer Kontaktlinie) beschrieben werden kann. Um eine bezüglich der Rotationsachse 7 der Taumelscheibe radial wirkende Stützkraft Fa zur wirksamen Kompensation des eingeprägten Drehmoments nutzen zu können, kommt es auf eine tangentiale Ausrückung dieses Kontaktpunkts 9 aus der Ebene der Drehachsen 7, 11 von Taumelscheibe 6 und Kolben an. Der Abstand zu dieser Ebene lässt einen Hebel wirksam werden, dessen Länge in erster Näherung als dem Betrag der Stützkraft umgekehrt proportional (außer bei sehr geringer Ausrückung) angesehen werden kann. Geringe radiale Stützkräfte lassen sich somit nur realisieren, wenn sich der betriebsbedingt ausbildende Kontaktbereich 9, im Folgenden teilweise weiterhin als Kontaktpunkt bezeichnet, möglichst weit entfernt von der Ebene befindet, durch welche die Drehachsen 7, 11 von Taumelscheibe 6 und Kolben verlaufen. Konstruktiv waren, gemäß dem Stand der Technik, insbesondere bei einer Abstützung am Gehäuse und potentiell wechselnder Drehrichtung der Taumelscheibe, dieser Entfernung beziehungsweise der wirksamen Hebellänge Grenzen gesetzt, die im Folgenden erläutert werden.This impressed torque around the piston axis 11 is via a support or contact force F a between the piston bridge 4 and the housing 10 compensated, resulting in a surface pressure between the axially oscillating piston and the affected contact surface in the contact area to the housing 10 results. A play-related slight rotation of the piston leads to an uneven expression of the surface pressure, which is idealized by the assumption of a contact point 9 (actually a contact line) can be described. To one with respect to the axis of rotation 7 To use the swash plate radially acting support force F a for effective compensation of the impressed torque, it comes on a tangential disengagement of this contact point 9 from the plane of the rotary axes 7 . 11 from swash plate 6 and pistons on. The distance to this plane causes a lever to be effective, the length of which can be considered inversely proportional to the amount of support force (except at very low disengagement). Low radial support forces can thus be realized only if the operationally forming contact area 9 , hereinafter referred to as contact point, as far away as possible from the plane through which the axes of rotation 7 . 11 from swash plate 6 and pistons run. Structurally, according to the prior art, in particular with a support on the housing and potentially changing direction of rotation of the swash plate, this distance or the effective lever length limits, which are explained below.

Die 3 bis 7 dienen dabei insbesondere der Erläuterung mechanischer Wirkprinzipien der Erfindung, ohne sich auf eine konkrete Design-Variante zu beschränken. Kontaktbereiche und Stützstrukturen sind bezuglich ihrer geometrischen Wirkung idealisiert dargestellt.The 3 to 7 serve in particular the explanation of mechanical principles of the invention, without being limited to a specific design variant. Contact areas and support structures are illustrated idealized with respect to their geometric effect.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit einem Stützprinzip gemäß dem Stand der Technik. Jeder Kolben, dargestellt durch die jeweilige Kontur der Kolbenbrücke 4, hat verlängerte fingerförmige Stützstrukturen 12 zur Abstützung gegen das Gehäuse 10, die in tangentialer Richtung soweit wie möglich nach links und rechts ausgreifen, begrenzt jeweils durch den identisch ausgeführten benachbarten Kolben beziehungsweise dessen fingerförmige Stützstruktur 12. 3 shows a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor with a support principle according to the prior art. Each piston, represented by the contour of the piston bridge 4 , has extended finger-shaped support structures 12 for support against the housing 10 , which extend in the tangential direction as far as possible to the left and right, bounded in each case by the identically designed adjacent piston or its finger-shaped support structure 12 ,

Das führt unter Ausnutzung herkömmlicher Lagebeziehungen zur größtmöglichen Reduzierung der Abrasion.This leads to the greatest possible reduction of abrasion by utilizing conventional positional relationships.

Dieses Funktionsprinzip ist beispielsweise, wie anfangs dargestellt, dem in DE 197 46 896 A1 vergleichbar.This operating principle is, for example, as shown at the beginning in FIG DE 197 46 896 A1 comparable.

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit erfindungsgemäß ausgelegten Stützstrukturen. Jeder Kolben hat wiederum verlängerte fingerförmige Stützstrukturen 12 zur Abstützung gegen das Gehäuse, die in tangentialer Richtung soweit wie möglich nach links und rechts ausgreifen. Die dargestellte konstruktive Ausführung der Stützstrukturen 12 überwindet jedoch die bisherige geometrische Begrenzung der „Fingerlänge” durch eine Durchmesserstufung beziehungsweise Abstandsstufung bezüglich der zentralen Symmetrieachse 7 und ermöglicht damit eine Überlappung der Stützstrukturen 12 benachbarter Kolben. In der dargestellten Variante und der angenommenen Richtung der eingeprägten Drehmomente erfolgt eine Abstützung am Gehäuse 10, jedoch mit einer gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringeren Stützkraft F2 (im Vergleich zu F1, der Stützkraft bei Abstützung am Rand der Kolbenbrücke 4). 4 shows a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor according to the invention designed support structures. Each piston in turn has extended finger-shaped support structures 12 for support against the housing, which extend as far as possible to the left and right in the tangential direction. The illustrated structural design of the support structures 12 However, overcomes the previous geometric limitation of the "finger length" by a diameter grading or distance gradation with respect to the central axis of symmetry 7 and thus allows an overlap of the support structures 12 adjacent piston. In the illustrated variant and the assumed direction of the impressed torques, a support on the housing 10 , but with a comparison with the prior art significantly lower support force F 2 (compared to F 1 , the support force with support at the edge of the piston bridge 4 ).

Die erfindungsgemäße Überlappung ist mit weiteren Vorteilen verbunden. Wird in der dargestellten Anordnung die Wellendrehrichtung, also das eingeprägte Drehmoment, umgekehrt, kommt es zu einer Einleitung des Kolbenbrücken-Hauptmoments in einen Kolben-zu-Kolben-Kontakt im Bereich der fingerförmigen Stützstrukturen 12. Dieser Kolben-zu-Kolben-Kontakt ergibt sich zudem aus einer radialen Abstützung, die nicht gegen „fliehende Flächen” erfolgt, ist also mit einer geringen Klemmneigung verbunden.The overlap according to the invention is associated with further advantages. If, in the illustrated arrangement, the shaft rotation direction, that is to say the impressed torque, is reversed, the piston-bridge main torque is introduced into a piston-to-piston contact in the region of the finger-shaped support structures 12 , This piston-to-piston contact also results from a radial support, which does not take place against "fleeing surfaces", so it is associated with a low tendency to clamp.

Die dargestellte Ausführungsform eignet sich insbesondere für Axialkolbenverdichter, die in einer ausgeprägten Vorzugsrichtung oder ausschließlich in einer Betriebsrichtung und einem damit verbundenen eingeprägten Hauptmoment betrieben werden. Es ergibt sich idealerweise kein Kontakt zwischen dem Kolben beziehungsweise dessen Stützstrukturen 12 und dem Gehäuse 10 bei Kompensation des Hauptmoments. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Al-Stahl-Kontakt vermieden werden, der besonders verschleißintensive Begleiterscheinungen hat. Durch die Sicherung eines Stahl-Stahl-Kontakts kann die Langlebigkeit derartiger Verdichter auch unter Verwendung von Leichtbaugehäusen deutlich verbessert werden.The illustrated embodiment is particularly suitable for axial piston compressors, which are operated in a pronounced preferred direction or exclusively in one operating direction and an associated impressed main torque. Ideally, there is no contact between the piston or its support structures 12 and the housing 10 with compensation of the main torque. For example, an Al-steel contact can be avoided in this way, which has particularly wear-intensive side effects. By securing a steel-to-steel contact, the longevity of such compressors can be significantly improved even using lightweight housings.

Bei einem Richtungswechsel des eingeprägten Moments kommt es zwar zu einem Kontakt zwischen Kolbenbrücke 4 beziehungsweise den mit dieser verbundenen Stützstrukturen 12 und dem Gehäuse 10, dieser Kontakt führt jedoch aufgrund der verlängerten wirksamen Hebel zu minimierten Kontaktkräften, was ebenfalls zur Verschleißvermeidung beiträgt.In a change of direction of the impressed moment, although there is a contact between the piston bridge 4 or the associated with this support structures 12 and the housing 10 However, this contact leads due to the extended effective lever to minimized contact forces, which also contributes to the avoidance of wear.

5 zeigt eine schematische Teilabwicklung der Kolbenanordnung eines erfindungsgemäß ausgelegten Siebenzylinder-Axialkolbenverdichters. Dargestellt sind drei der sieben Kolben 3. Die gesamte Anordnung lässt sich durch eine Hublänge HUB charakterisieren, die durch die Lage der beiden Totpunkte OT, UT bestimmt ist. Die maximale Hubdifferenz ΔHUBmax zwischen zwei benachbarten Kolben ist jedoch deutlich geringer, da die einzelnen Kolben oszillierende Bewegungen ausführen, zwischen denen in Anordnungen mit mehr als zwei Kolben eine Phasenverschiebung existiert, die deutlich geringer als 180° ist. Erfolgt also die Kompensation des eingeprägten Drehmoments über eine Abstützung am benachbarten Kolben, so ist auch die abrasiv relevante durchschnittliche Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beanspruchten Gleitflächen gegenüber einer Abstützung am Gehäuse deutlich verringert. Das trägt neben der Vermeidung einer abrasiven Wechselwirkung an Gleitflächenpaaren unterschiedlich widerstandsfähigen Materials zusätzlich zur Verschleißminderung bei. Die Erstreckung der Stützstrukturen 12 in axialer Richtung wird dabei so gewählt, dass auch während des Auftretens der maximalen Hubdifferenz zwischen zwei benachbarten Kolben für die mechanisch erforderliche Mindestüberdeckung gesorgt ist, die für die Aufnahme der auftretenden Stützkräfte erforderlich ist. 5 shows a schematic partial development of the piston assembly of an inventively designed seven-cylinder axial piston compressor. Shown are three of the seven pistons 3 , The entire arrangement can be characterized by a stroke length HUB, which is determined by the position of the two dead centers OT, UT. However, the maximum stroke difference .DELTA.HUB max between two adjacent pistons is significantly lower, since the individual pistons perform oscillating movements, between which there is a phase shift in arrangements with more than two pistons, which is significantly less than 180 °. Thus, if the compensation of the impressed torque via a support on the adjacent piston, so the abrasive relevant average speed difference between the claimed sliding surfaces against a support on the housing is significantly reduced. In addition to avoiding abrasive interaction on sliding surface pairs of differently resistant material, this also contributes to the reduction in wear. The extension of the support structures 12 in the axial direction is chosen so that is provided even during the occurrence of the maximum stroke difference between two adjacent piston for the mechanically required minimum coverage, which is required for receiving the supporting forces occurring.

6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit besonders vorteilhaft ausgelegten Stützstrukturen 12. Jeder Kolben hat eine verlängerte fingerförmige Stützstruktur 12, der bis zur Mitte des folgenden Kolbenrückens reicht, so dass sich jeder Kolben beim nächsten Kolben in der Ebene der Kolbenmittelachse gegen das über die Kolbenschuhe eingeleitete Drehmoment abstützt. In diesem Bereich führen die zur Abstützung benutzten Flächen auch im Fall einer leichten Verdrehung der Kolben keinerlei Hubbewegung in radialer Richtung aus. Der Abstützpunkt auf jedem Kolben ist in der Schnittebene quasi ortsfest. Damit ist der Einfluss des Kontaktwinkels eliminiert. 6 shows a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor with particularly advantageous designed support structures 12 , Each piston has an extended finger-shaped support structure 12 , Which extends to the middle of the following piston back, so that each piston is supported at the next piston in the plane of the piston central axis against the torque introduced via the piston shoes. In this area, the surfaces used for the support, even in the case of a slight rotation of the piston perform any lifting movement in the radial direction. The support point on each piston is quasi stationary in the cutting plane. This eliminates the influence of the contact angle.

Auch diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Axialkolbenverdichter, die in einer ausgeprägten Vorzugsrichtung oder ausschließlich in einer Betriebsrichtung und einem damit verbundenen eingeprägten Hauptmoment betrieben werden. Gegen die Hauptmomentrichtung ist ein Kontakt mit dem Gehäuse möglich, aber durch das weiter verbesserte Hebelverhältnis minimiert.This embodiment is also particularly suitable for axial piston compressors, which are operated in a pronounced preferred direction or exclusively in one operating direction and an associated impressed main torque. Against the main moment direction, contact with the housing is possible, but minimized by the further improved lever ratio.

7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Siebenzylinder-Axialkolbenverdichter mit einer weiteren Variante besonders vorteilhaft ausgelegter Stützstrukturen 12. Die erfindungsgemäße Überlappung der Stützstrukturen 12 ist so realisiert, dass jeweils ein Paar korrespondierender Eingriffselemente für eine bewegliche, aber formschlüssige Verbindung der Stützstrukturen 12 benachbarter Kolben sorgen. 7 shows a schematic sectional view through a seven-cylinder axial piston compressor with a further variant of particularly advantageous designed support structures 12 , The overlap of the support structures according to the invention 12 is realized so that in each case a pair of corresponding engagement elements for a movable, but positive connection of the support structures 12 provide adjacent piston.

Im dargestellten Beispiel hat jeder Kolben zu diesem Zweck links und rechts eine fingerförmige Stützstruktur 12, die sich in Gehäusenähe etwa bis zur Mitte des Zwischenbereichs zwischen zwei benachbarten Kolben erstreckt. An einem „Finger” ist eine Gabel 13, am anderen ein Pin 14, so dass zwei benachbarte Kolben über die mit ihnen verbundenen Stützstrukturen 12 ineinander eingreifen und sich gegenseitig gegen eine Verdrehung durch das eingeprägte Drehmoment abstützen.In the example shown, each piston has left and right for this purpose a finger-shaped support structure 12 which extends near the housing approximately to the middle of the intermediate region between two adjacent pistons. On a "finger" is a fork 13 , on the other a pin 14 so that two adjacent pistons have their supporting structures connected to them 12 engage each other and support each other against rotation by the impressed torque.

Eine derartige Anordnung der Stützstrukturen 12 ist insbesondere auch für Axialkolbenverdichter geeignet, die regelmäßig mit unterschiedlichen Betriebsrichtungen verwendet werden, da die eingeprägten Drehmomente unabhängig von ihrer Wirkrichtung stets auf die gleiche konstruktive Weise kompensiert werden, es also nicht zu richtungsabhängigen Verschleißerscheinungen kommt. Obwohl durch den Phasenversatz der Linearbeschleunigung an den einzelnen Kolben nie an allen Kolben gleichzeitig das jeweils eingeprägte Drehmoment den gleichen Betrag aufweist, ergibt sich durch die beidseitige Führung der Stützstrukturen 12 eine nahezu vollständige Kompensation der eingeleiteten Drehmomente, ohne Auslenkungen erforderlich zu machen, die zu einem Kontakt zwischen einzelnen Stützstrukturen 12 und dem die Anordnung umgebenden Gehäuse 10 führen würden.Such an arrangement of the support structures 12 is particularly suitable for axial piston compressor, which are regularly used with different operating directions, since the impressed torques are always compensated regardless of their effective direction in the same constructive manner, so it does not come to directional wear. Although due to the phase shift of the linear acceleration on the individual pistons never on all pistons simultaneously the respective impressed torque has the same amount, resulting from the two-sided leadership of the support structures 12 an almost complete compensation of the introduced torques, without requiring deflections, resulting in contact between individual support structures 12 and the housing surrounding the assembly 10 would lead.

Besonders vorteilhaft lässt sich dieses Prinzip nutzen, wenn der Axialkolbenverdichter über eine ungerade Anzahl symmetrisch um eine zentrale Dreh- und/oder Symmetrieachse angeordneter Kolben verfügt. Aufgrund der ungeraden Kolbenzahl halten sich die Kolben untereinander bezüglich der Winkellage der Kolbenbrücken ausgerichtet. Eine Abstützung gegenüber dem Gehäuse ist in beiden Betriebsrichtungen nicht mehr erforderlich. Ein verschleißbedingender Kontakt zum Gehäuse, infolge der eingeprägten Drehmomente, kommt überhaupt nicht zustande.This principle can be used particularly advantageously if the axial piston compressor has an uneven number of pistons arranged symmetrically about a central axis of rotation and / or axis of symmetry. Due to the odd number of pistons, the pistons hold each other aligned with respect to the angular position of the piston bridges. A support against the housing is no longer required in both operating directions. A wear-related contact with the housing, due to the impressed torques, does not come about at all.

Zwischen den Ausführungsformen gemäß 6 und 7 ist praktisch jede Kombination denkbar.Between the embodiments according to 6 and 7 Practically every combination is conceivable.

An den dargestellten Ausführungsbeispielen wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Überlappung der Stützstrukturen an den Kolben eines Axialkolbenverdichters die Nutzung mehrerer konstruktiver Prinzipien zur Kompensation des eingeprägten Drehmoments erlaubt, die vorteilhafterweise miteinander kombiniert werden können. Bei einer Abstützung am Gehäuse können zumindest die während der Kompensation des Drehmoments wirksamen Hebellängen vergrößert und die auftretenden Stütz- und Reibungskräfte reduziert werden.It becomes clear from the exemplary embodiments illustrated that the overlapping of the support structures according to the invention on the pistons of an axial-piston compressor permits the use of a plurality of constructive principles for compensating the impressed torque, which can advantageously be combined with one another. When supported on the housing, at least the lever lengths effective during the compensation of the torque can be increased and the occurring supporting and frictional forces can be reduced.

In allen anderen dargestellten Ausführungsformen führen sich die Kolben in Axialkolbenkompressoren zumindest teilweise gegenseitig bezüglich ihrer Ausrichtung um ihre Längsachse zur Kompensation des eingeprägten Drehmoments. Gleichzeitig werden in diesen Fällen die eventuell verbleibenden Stützkräfte/Kontaktpressungen so reduziert, dass abrasive Einlauf- und Betriebszustände in den Kontaktflächen zwischen oszillierenden Kolben und dem Gehäuse minimiert sowie dadurch entstehende Geräusche vermieden werden.In all other illustrated embodiments, the pistons in axial piston compressors at least partially mutually guide with respect to their alignment about their longitudinal axis to compensate for the impressed torque. At the same time, any remaining support forces / contact pressures are reduced in these cases in such a way that abrasive inlet and operating conditions in the contact surfaces between the oscillating pistons and the housing are minimized, thereby avoiding noise.

Ein weiteres nutzbares Konstruktionsprinzip besteht in der Verlagerung des Kontaktbereichs zwischen den einzelnen Stützstrukturen unmittelbar hinter den jeweils benachbarten Kolben. Dadurch wird die Lage des Kontaktbereichs weitgehend unabhängig von der Ausrichtung der Kolben, da die jeweilige Auflagefläche, in welche die Stützkraft eingeleitet wird, auch im Fall eines um seine Hauptachse verdrehten Kolbens in radialer Richtung nicht bewegt wird.Another useful design principle is the displacement of the contact area between the individual support structures immediately behind the respectively adjacent pistons. As a result, the position of the contact region becomes largely independent of the orientation of the pistons, since the respective bearing surface into which the support force is introduced is not moved in the radial direction, even in the case of a piston rotated about its main axis.

Das dritte vorteilhafte Konstruktionsprinzip unter Nutzung einer Überlappung von Stützstrukturen ergibt sich bei der drehrichtungsunabhängigen Führung beziehungsweise Abstützung der Kolben untereinander, beispielsweise durch die Verwendung korrespondierender Eingriffsstrukturen gemäß 7.The third advantageous design principle using an overlap of support structures results in the direction of rotation independent guidance or support of the piston with each other, for example, by the use of corresponding engagement structures according to 7 ,

Die drei angesprochenen Konstruktionsprinzipien legen gleichzeitig die Mindestanforderungen an eine einzuhaltende Überlappung im Sinne der Erfindung fest. Danach ist unter Überlappung der Stützstrukturen benachbarter Kolben in tangentialer Richtung unter anderem jede Erstreckung dieser Stützstrukturen in tangentialer Richtung zu verstehen, die für eine formschlüssige Wechselwirkung zwischen den Stützstrukturen ausreicht und die Einleitung einer Stützkraft in radialer Richtung ermöglicht.The three mentioned design principles simultaneously determine the minimum requirements for an overlap to be maintained within the meaning of the invention. Thereafter, by overlapping the support structures of adjacent pistons in the tangential direction, inter alia, any extension of these support structures in the tangential direction to understand, which is sufficient for a positive interaction between the support structures and allows the initiation of a supporting force in the radial direction.

Lösungen, bei denen zur Abstützung ein Kolben-zu-Gehäuse-Kontakt genutzt wird, grenzen optional die Variation des Kontaktabstands über eine entsprechende Kontur- und Toleranzauswahl ein. Durch die erfindungsgemäße Überlappung der Stützstrukturen wird der Einfluss des erforderlichen Spiels zwischen den Teilen verkleinert beziehungsweise eliminiert. Damit können Toleranzen für die verwendeten Bauteile, insbesondere für die Kontaktflächen, zur Begrenzung des rotatorischen Spiels vergrößert werden. Geringere Toleranzanforderungen reduzieren Herstellungskosten. Die mit der Erfindung verbundene höhere Gleichmäßigkeit der Abstützung, insbesondere wenn die Abstützung von Gehäuse- und Bauteiltoleranzen unabhängig ist, trägt ebenfalls zur Reduzierung des Verdichter-Außengeräuschs bei.Solutions that use a piston-to-housing contact for support optionally limit the variation of the contact distance via a corresponding contour and tolerance selection. As a result of the overlapping of the support structures according to the invention, the influence of the required clearance between the parts is reduced or eliminated. This tolerances for the components used, in particular for the contact surfaces, can be increased to limit the rotational game. Lower tolerance requirements reduce manufacturing costs. The higher uniformity of support associated with the invention, particularly when the support is independent of housing and component tolerances, also contributes to the reduction of external compressor noise.

In den folgenden 8 bis 13 werden konkret ausgestaltete Ausführungsbeispiele der Kolbenanordnungen von erfindungsgemäßen Axialkolbenverdichtern dargestellt, in denen die bereits abstrakt vorgestellten drei vorteilhaften Konstruktionsprinzipien einzeln umgesetzt sind. Die dargestellten Axialkolbenverdichter sind als Variante mit einer Stahlkolbenanordnung in einem (nicht dargestellten) Aluminiumgehäuse ausgelegt.In the following 8th to 13 Concretely configured embodiments of the piston arrangements of axial piston compressors according to the invention are shown, in which the already three abstract advantageous design principles are implemented individually. The illustrated axial piston compressors are designed as a variant with a steel piston arrangement in an aluminum housing (not shown).

Die 8 und 9 zeigen eine Darstellung einer Kolbenanordnung mit Stützstrukturen gemäß dem in 4 dargestellten Konstruktionsprinzip. Eine bezüglich einer zentralen Symmetrieachse der Anordnung schrägstehende Taumelscheibe 6 wird in ihrem Randbereich von den Kolbenbrücken 4 beziehungsweise Kolbenkalotten der einzelnen Kolben 3 umfangen. Der Kontakt zwischen Kolben 3 und Taumelscheibe 6 wird über Kolbenschuhe 5 vermittelt. An den der Taumelscheibe 6 zugewandten Enden der Kolben 3, vorliegend im Bereich der Kolbenbrücken 4, sind sich tangential in beiden Richtungen vom Kolben weg erstreckende Stützstrukturen 12 in Form abgeflachter Finger angeordnet, die sich jeweils teilweise mit den Stützstrukturen 12 der jeweils benachbarten Kolben überlappen. Die Überlappung wird durch eine Abstandsstufung der Stützstrukturen 12 bezüglich ihres Abstands zur zentralen Symmetrieachse 7 der Anordnung und damit gleichzeitig des Abstands zur Innenfläche des (nicht dargestellten) Gehäuses ermöglicht. Die Überlappung ist so ausgeführt, dass in einer Betriebsrichtung des Verdichters eine Abstützung aller Kolben 3 gegenüber dem Gehäuse erfolgt und in der umgekehrten Betriebsrichtung eine Abstützung aller Kolben 3 gegen die entsprechende Stützstruktur 12 eines benachbarten Kolbens erfolgt.The 8th and 9 show a representation of a piston assembly with support structures according to the in 4 illustrated design principle. A swash plate inclined with respect to a central axis of symmetry of the arrangement 6 is in its edge area of the piston bridges 4 or piston calottes of the individual pistons 3 embrace. The contact between pistons 3 and swash plate 6 is about piston shoes 5 taught. To the swash plate 6 facing ends of the pistons 3 , in the present case in the area of the piston bridges 4 , are tangentially extending in both directions away from the piston support structures 12 arranged in the form of flattened fingers, each partially with the support structures 12 overlap each adjacent piston. The overlap is achieved by spacing the support structures 12 in terms of their distance to the central axis of symmetry 7 the arrangement and thus at the same time the distance to the inner surface of the (not shown) housing allows. The overlap is designed so that in one operating direction of the compressor, a support of all pistons 3 relative to the housing takes place and in the reverse operating direction, a support of all pistons 3 against the corresponding support structure 12 an adjacent piston takes place.

Dieses Konzept mit maximiertem Kontaktabstand ergibt eine Vergrößerung des wirksamen Hebelarms über die eigentlich durch den benachbarten Kolben gegebene Grenze hinaus und damit eine Verringerung der Stützkraft. Die Begrenzung der Erstreckung der Stützstrukturen erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr durch die Lage der Stützstrukturen der benachbarten Kolben, sondern durch die Lage der Kolbenbrücke des jeweils benachbarten Kolbens.This maximized contact distance concept results in an increase in the effective lever arm beyond the limit actually given by the adjacent piston, thus reducing the support force. The limitation of the extension of the support structures in this embodiment is no longer due to the position of the support structures of the adjacent piston, but by the position of the piston bridge of the respective adjacent piston.

Die 10 und 11 zeigen eine Darstellung einer Kolbenanordnung mit Stützstrukturen gemäß dem in 6 dargestellten Konstruktionsprinzip. Eine bezüglich einer zentralen Symmetrieachse 7 der Anordnung schragstehende Taumelscheibe 6 wird ebenfalls in ihrem Randbereich von den Kolbenbrücken 4 beziehungsweise Kolbenkalotten der einzelnen Kolben 3 umfangen. Der Kontakt zwischen Kolben 3 und Taumelscheibe 6 wird über Kolbenschuhe 5 vermittelt. An den der Taumelscheibe 6 zugewandten Enden der Kolben 3, vorliegend im Bereich der Kolbenbrücken 4, sind sich tangential in einer Richtung vom Kolben 3 weg erstreckende Stützstrukturen 12 in Form abgeflachter Finger angeordnet, die sich jeweils bis in den Bereich des benachbarten Kolbens 3 erstrecken. Die Außenseite der Kolbenbrücke 4 jedes Kolbens 3 ist zu diesem Zweck mit einer Ausnehmung 15 versehen, in welcher das Ende der Stützstruktur 12 des benachbarten Kolbens 3 gleitend eine Auflagefläche findet. Die Kolbenbrücken 4 sind somit selbst in das System der Stützstrukturen einbezogen und ermöglichen durch die im Bereich der Ausnehmung 15 bestehende Abstandsstufung bezüglich der zentralen Symmetrieachse 7 die funktionsnotwendige Überlappung im Sinne der Erfindung. Die verlängerten fingerförmigen Stützstrukturen 12 aller Kolben, die bis zu außen liegenden Anlagepunkten auf dem jeweils benachbarten Kolben 3 reichen, ermöglichen eine Kompensation des eingeprägten Drehmoments in der radialen Schnittlinie einer tangentialen Kontaktebene mit der Ebene, durch welche die zentrale Symmetrieachse 7, also die Rotationsachse der Taumelscheibe 6, und die jeweilige Kolbenachse verlaufen. Die Kompensation des eingeprägten Drehmoments erfolgt somit ohne Erzeugung eines Gegenmoments. Außerdem können bei dieser Ausführungsform die Vorteile eines verlängerten wirksamen Hebels zur Kompensation eingeprägter Drehmomente besonders effektiv genutzt werden.The 10 and 11 show a representation of a piston assembly with support structures according to the in 6 illustrated design principle. One with respect to a central axis of symmetry 7 the arrangement inclined swash plate 6 is also in its edge area of the piston bridges 4 or piston calottes of the individual pistons 3 embrace. The contact between pistons 3 and swash plate 6 is about piston shoes 5 taught. To the swash plate 6 facing ends of the pistons 3 , in the present case in the area of the piston bridges 4 , are tangential in one direction from the piston 3 away extending support structures 12 arranged in the form of flattened fingers, each extending into the region of the adjacent piston 3 extend. The outside of the piston bridge 4 every piston 3 is for this purpose with a recess 15 provided in which the end of the support structure 12 of the adjacent piston 3 slidably finds a bearing surface. The piston bridges 4 are thus incorporated into the system of support structures themselves and allow in the region of the recess 15 existing pitch with respect to the central axis of symmetry 7 the functionally necessary overlap in the context of the invention. The extended finger-shaped support structures 12 all pistons, which are up to the outside contact points on the adjacent piston 3 range, allow a compensation of the impressed torque in the radial section line of a tangential plane of contact with the plane through which the central axis of symmetry 7 , ie the axis of rotation of the swash plate 6 , And the respective piston axis run. The compensation of the impressed torque thus takes place without generating a counter-torque. In addition, in this embodiment, the advantages of an extended effective lever to compensate for impressed torques can be used particularly effectively.

Die 12 und 13 zeigen eine Darstellung einer Kolbenanordnung mit Stützstrukturen gemäß dem in 7 dargestellten Konstruktionsprinzip. Eine bezüglich einer zentralen Symmetrieachse 7 der Anordnung schrägstehende Taumelscheibe 6 wird in ihrem Randbereich wiederum von den Kolbenbrücken 4 beziehungsweise Kolbenkalotten der einzelnen Kolben 3 umfangen. Der Kontakt zwischen Kolben 3 und Taumenscheibe 6 wird ebenfalls über Kolbenschuhe 5 vermittelt. An den der Taumelscheibe 6 zugewandten Enden der Kolben 3, vorliegend im Bereich der Kolbenbrücken 4, sind sich tangential in beiden Richtungen vom Kolben weg erstreckende Stützstrukturen 12', 12'' in Form abgeflachter Finger angeordnet. Die Erstreckung in tangentialer Richtung ist so gewählt, dass sie für eine knappe Überlappung ausreicht. Zur Realisierung dieser knappen Überlappung weist jeweils eine Stützstruktur 12' ein nutförmiges Ende 16 auf, und die andere Stützstruktur 12'' verfügt über einen verjüngten Endbereich 17, der in das nutförmige Ende 16 passt. Auf diese Weise lässt sich die angestrebte Überlappung durch korrespondierende Eingriffsstrukturen zur Ausbildung der zur Abstützung erforderlichen Kontaktbereiche realisieren, die in Form einer Nut-und-Feder-Verbindung zusammenwirken, wobei parallel zur Kolbenachse eine gleitende Verschiebung der jeweils benachbarten Stützstrukturen 12', 12'' möglich ist. Somit greifen jeweils zwei benachbarte Stützstrukturen als Kolbenausleger ineinander und ermöglichen eine gegenseitige Abstützung bei auftretenden eingeprägten Drehmomenten. Dadurch erfolgt einerseits eine besonders gleichmäßig wirkende Kompensation, andererseits wird gesichert, dass die Abstützung unabhängig von der Betriebsrichtung stets gegenüber anderen Kolben, nicht aber gegenüber feststehenden Bauteilen, insbesondere im Bereich des Gehäuses erfolgt. The 12 and 13 show a representation of a piston assembly with support structures according to the in 7 illustrated design principle. One with respect to a central axis of symmetry 7 the arrangement inclined swash plate 6 In turn, in its edge area of the piston bridges 4 or piston calottes of the individual pistons 3 embrace. The contact between pistons 3 and palette 6 is also about piston shoes 5 taught. To the swash plate 6 facing ends of the pistons 3 , in the present case in the area of the piston bridges 4 , are tangentially extending in both directions away from the piston support structures 12 ' . 12 '' arranged in the form of a flattened finger. The extension in the tangential direction is chosen so that it is sufficient for a tight overlap. To realize this tight overlap, each has a support structure 12 ' a groove-shaped end 16 on, and the other support structure 12 '' has a tapered end area 17 which is in the groove-shaped end 16 fits. In this way, the desired overlap can be realized by corresponding engagement structures for forming the contact areas required for the support, which cooperate in the form of a tongue-and-groove connection, wherein parallel to the piston axis, a sliding displacement of the respective adjacent support structures 12 ' . 12 '' is possible. Thus, each two adjacent support structures engage each other as a piston arm and allow mutual support when occurring impressed torques. As a result, on the one hand a particularly uniform compensation occurs, on the other hand it is ensured that the support is always independent of the operating direction relative to other pistons, but not against fixed components, in particular in the region of the housing.

Eine besonders hohe Gleichmäßigkeit und Verdrehsicherheit ergibt sich bei dieser Ausführungsvariante, wenn es sich um Kolben in ungerader Anzahl handelt, die radialsymmetrisch angeordnet sind. Diese führen sich während ihrer axialen Oszillation gegenseitig in der vorgegebenen Lage zum Gehäuse und zur Taumelscheibe. Durch die in diesem Fall sehr ausgewogene Kompensation eingeprägter Drehmomente kommt es auch bei dieser zweiseitig auslenkbaren Anordnung zu keinem Kontakt der Kolben zum Gehäuse, stattdessen immer zu einem Kolben-Kolben-Kontakt.A particularly high degree of uniformity and resistance to twisting results in this embodiment, if it is an odd number of pistons, which are arranged radially symmetrically. These lead each other during their axial oscillation in the predetermined position to the housing and the swash plate. Due to the compensation of impressed torques, which is very well balanced in this case, there is no contact between the pistons and the housing for this two-way deflectable arrangement, instead always for a piston-piston contact.

Um bei dennoch auftretenden geringfügigen Verdrehungen der Kolben um ihre Hauptachse Klemmwirkungen im Bereich der Stützstrukturen auszuschließen, weist der in die Nut eingreifende verjüngte Bereich 17 an seinem äußersten Ende eine wulstförmige Verdickung 18 auf, in deren Bereich es zur Einleitung der funktionsbedingten Stützkräfte kommt.In order to exclude clamping effects in the region of the support structures in the event of slight rotations of the pistons occurring about their main axis, the tapered region engaging in the groove has 17 at its extremity a bead-shaped thickening 18 in whose area it comes to the initiation of functional support forces.

Bei allen Varianten einer Abstützung gegen benachbarte Kolben beziehungsweise deren Stützstrukturen reduziert sich durch die nicht unabhängig voneinander erfolgenden Relativbewegungen zwischen den benachbarten Kolben die Länge des abrasiv relevanten Gleitwegs. Die Gesamtlänge des Gleitwegs nach x Umdrehungen wird gegenüber einer Abstützung am Verdichtergehäuse um den Faktor sin(Π/nK) reduziert, wobei nK die Anzahl der rotationssymmetrisch angeordneten Kolben ist. Für nK = 2 ergibt sich folglich keine Reduzierung des Gleitwegs. Dagegen wird der Gleitweg bei einer Anordnung mit 7 Kolben um den Faktor sin(Π/7) beziehungsweise mit 5 Kolben um den Faktor sin(Π/5) reduziert. Diese Reduzierung bezieht sich jeweils auf eine Vergleichsanordnung mit Abstützung gegenüber einem feststehenden Führungselement, beispielsweise dem Gehäuse.In all variants of a support against adjacent pistons or their support structures is reduced by the not independently taking place relative movements between the adjacent piston, the length of the abrasive relevant Gleitwegs. The total length of the glide path after x revolutions is reduced by a factor sin (Π / n K ) compared to a support on the compressor housing, where n K is the number of rotationally symmetrically arranged pistons. Consequently, for n K = 2 there is no reduction of the glide path. In contrast, the sliding path is reduced in a arrangement with 7 pistons by the factor sin (Π / 7) or with 5 pistons by the factor sin (Π / 5). This reduction relates in each case to a comparison arrangement with support in relation to a fixed guide element, for example the housing.

In allen dargestellten Ausführungsformen kommt es gegenüber dem Stand der Technik zu einer Reduzierung von Verschleißeffekten und damit verbundenen Verunreinigungen von Schmiermitteln und/oder Kältemitteln. Die Möglichkeit der Verwendung von Bauteilen größerer Toleranzen ist mit einer vorteilhaften Reduzierung von Fertigungskosten verbunden. Im Fall der Vermeidung eines Gehäusekontakts der Kolben ergibt sich eine effektive Geräuschreduzierung. Generell bedingen die geringeren Stützkräfte verringerte Reibungsverluste und damit verbundene Geräuschentwicklungen. Ein ökologischer Vorteil der Erfindung liegt damit auf der Hand: längere Ölwechselintervalle bei einer gleichzeitig längeren Produktlebensdauer reduzieren den Ressourcenverbrauch und helfen zudem Kosten zu sparen.In all the illustrated embodiments, compared to the prior art, there is a reduction of wear effects and associated contamination of lubricants and / or refrigerants. The possibility of using components of larger tolerances is associated with a favorable reduction of manufacturing costs. In the case of avoiding housing contact of the pistons, an effective noise reduction results. In general, the lower support forces cause reduced friction losses and associated noise developments. An ecological advantage of the invention is therefore obvious: longer oil change intervals with a simultaneously longer product life reduce resource consumption and also help to save costs.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zylinderblockcylinder block
22
Zylinderbohrungencylinder bores
33
Kolbenpiston
44
Kolbenbrückepiston bridge
55
Kolbenschuhepiston shoes
66
Taumelscheibeswash plate
77
Rotations- bzw. SymmetrieachseRotation or symmetry axis
88th
Kontaktflächecontact area
99
Kontaktpunkt bzw. -bereichContact point or area
1010
Gehäusecasing
1111
Kolben- bzw. MittelachsePiston or central axis
1212
StutzstrukturStutz structure
12'12 '
Stützstruktursupport structure
12''12 ''
Stützstruktursupport structure
1313
Gabelfork
1414
PinPin code
1515
Ausnehmungrecess
1616
EndeThe End
1717
Endbereichend
1818
Verdickungthickening

Claims (15)

Axialkolbenverdichter nach dem Taumelscheibenprinzip, bei dem um eine zentrale Symmetrieachse (7) mehrere Kolben (3) angeordnet sind, die parallel zu dieser Symmetrieachse in korrespondierenden Zylinderbohrungen (2) bewegt werden können, wobei die Kolben (3) fest mit Stützstrukturen (12, 12', 12'') verbunden sind, die eine Verdrehung der Kolben (3) um ihre jeweilige Mittelachse (11) durch Abstützung an einem benachbarten Bauteil begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') so ausgelegt sind, dass die Hauptkomponente der resultierenden Stützkraft bezüglich der zentralen Symmetrieachse (7) jeweils in radialer Richtung wirkt und die Erstreckung der Stützstrukturen (12, 12', 12'') in tangentialer Richtung so groß ist, dass sich die Stützstrukturen (12, 12', 12'') benachbarter Kolben (3) zumindest teilweise überlappen oder Stützstrukturen (12, 12', 12'') eines Kolbens (3) jeweils bis in den Bereich eines benachbarten Kolbens reichen.Axial piston compressor according to the swash plate principle, in which about a central axis of symmetry ( 7 ) several pistons ( 3 ) are arranged parallel to this axis of symmetry in corresponding cylinder bores ( 2 ), the pistons ( 3 ) fixed with support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ), which causes a rotation of the pistons ( 3 ) about their respective central axis ( 11 ) by supporting on an adjacent component, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are designed so that the main component of the resulting support force with respect to the central axis of symmetry ( 7 ) acts respectively in the radial direction and the extension of the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) is so large in the tangential direction that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) of adjacent pistons ( 3 ) at least partially overlap or support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) of a piston ( 3 ) each extend into the area of an adjacent piston. Axialkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass sich Stützstrukturen (12, 12', 12'') jedes Kolbens (3) in tangentialer Richtung beiderseits des Kolbens (3) erstrecken.Axial piston compressor according to claim 1, characterized in that support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) of each piston ( 3 ) in a tangential direction on both sides of the piston ( 3 ). Axialkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') so ausgelegt sind, dass zumindest in einer Betriebsrichtung des Axialkolbenverdichters die Abstützung gegen ein die Kolbenanordnung umgebendes Gehäuse (10) erfolgt.Axial piston compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are designed so that at least in one operating direction of the axial piston compressor, the support against a housing surrounding the piston assembly ( 10 ) he follows. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') so ausgelegt sind, dass zumindest in einer Betriebsrichtung des Axialkolbenverdichters die Abstützung gegen eine Stützstruktur (12, 12', 12'') eines jeweils benachbarten Kolbens (3) erfolgt.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are designed so that at least in one operating direction of the axial piston compressor, the support against a support structure ( 12 . 12 ' . 12 '' ) of a respective adjacent piston ( 3 ) he follows. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') so ausgelegt sind, dass in beiden Betriebsrichtungen des Axialkolbenverdichters die Abstützung gegen eine Stützstruktur (12, 12', 12'') eines jeweils benachbarten Kolbens (3) erfolgt.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are designed so that in both operating directions of the axial piston compressor, the support against a support structure ( 12 . 12 ' . 12 '' ) of a respective adjacent piston ( 3 ) he follows. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') als fingerförmige Verlängerungen der Kolbenbrücken (4) ausgeführt sind.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) as finger-shaped extensions of the piston bridges ( 4 ) are executed. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') in den jeweiligen Überlappungsbereichen Gleitflächen zur Ausbildung der zur Abstützung erforderlichen Kontaktbereiche aufweisen.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) in the respective overlapping areas have sliding surfaces for forming the contact areas required for the support. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') jeweils benachbarter Kolben (3) in den jeweiligen Überlappungsbereichen korrespondierende Eingriffsstrukturen (16, 17, 18) zur Ausbildung der zur Abstützung erforderlichen Kontaktbereiche aufweisen.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) each adjacent piston ( 3 ) in the respective overlapping areas corresponding intervention structures ( 16 . 17 . 18 ) to form the required contact areas for support. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') so ausgelegt sind, dass zumindest in einer Betriebsrichtung des Axialkolbenverdichters die Abstützung gegen eine Stützstruktur eines jeweils benachbarten Kolbens in einem Kontaktbereich erfolgt, welcher die Ebene schneidet, durch welche die zentrale Symmetrieachse (7) der Anordnung und die Hauptachse (11) des benachbarten Kolbens verlaufen.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are designed so that, at least in one operating direction of the axial piston compressor, the support takes place against a support structure of a respective adjacent piston in a contact region which intersects the plane through which the central axis of symmetry ( 7 ) of the arrangement and the main axis ( 11 ) of the adjacent piston. Axialkolbenverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung der Stützstruktur (12, 12', 12'') eines Kolbens (3) jeweils gegen die Außenseite der Kolbenbrücke (4) eines benachbarten Kolbens erfolgt.Axial piston compressor according to claim 9, characterized in that the support of the support structure ( 12 . 12 ' . 12 '' ) of a piston ( 3 ) each against the outside of the piston bridge ( 4 ) of an adjacent piston takes place. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (12, 12', 12'') aus Stahl bestehen.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the support structures ( 12 . 12 ' . 12 '' ) consist of steel. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) aus Aluminium besteht.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the housing ( 10 ) consists of aluminum. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungerade Zahl von Kolben (3) umfasst ist.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 12, characterized in that an odd number of pistons ( 3 ) is included. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens fünf Kolben (3) umfasst sind.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least five pistons ( 3 ) are included. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sieben Kolben (3) umfasst sind.Axial piston compressor according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least seven pistons ( 3 ) are included.
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