DE102008054929A1

DE102008054929A1 - Taumelscheibenverdichter

Info

Publication number: DE102008054929A1
Application number: DE200810054929
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Kariya-shi Hoshino; Masahiro Kariya-shi Kawaguchi; Masaki Kariya-shi Ota; Yoshio Kariya-shi Kimoto; Junya Kariya-shi Suzuki; Masakazu Kariya-shi Murase
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Ein Verdichter weist ein Gehäuse auf, in dem eine Kurbelkammer und Zylinderbohrungen, Kolben, eine Drehwelle und eine Taumelscheibe ausgebildet sind. Das Gehäuse weist einen zylindrischen Abschnitt und einen Bodenabschnitt auf. Die Taumelscheibe weist einen ersten Abschnitt, um zu gestatten, dass der Kolben an einem oberen Totpunkt liegt, und einen zweiten Abschnitt auf, um zu gestatten, dass der Kolben an einem unteren Totpunkt liegt. Der zylindrische Abschnitt weist einen Basisabschnitt und einen ausgedehnten Abschnitt auf, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt. Der Basisabschnitt hat einen ersten Innendurchmesser. Der ausgedehnte Abschnitt hat einen zweiten Innendurchmesser, der größer als der erste Innendurchmesser ist, um dadurch einen ersten ausgedehnten Raum in der Kurbelkammer auszubilden. Der erste ausgedehnte Raum ist ringförmig entlang dem Umfang des zylindrischen Abschnitts ausgebildet und zwischen dem Bodenabschnitt des Gehäuses und dem zweiten Abschnitt der Taumelscheibe bei Betrachtung in einer axialen Richtung gelegen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Taumelscheibenverdichter mit einer darin angeordneten Kurbelkammer, in der eine Taumelscheibe untergebracht ist und Schmieröl gespeichert ist.
Bei einem derartigen Verdichter, der einen Teil eines Kühlkreises bildet, ist es im Allgemeinen vorzuziehen, dass das Schmieröl in der Kurbelkammer gespeichert werden sollte, um den Wirkungsgrad eines externen Kühlkreises zu verbessern und um Gleitabschnitte des Verdichters zu schmieren. Wenn die Menge des Schmieröls, das in der Kurbelkammer gespeichert ist, übermäßig ist und derartiges Schmieröl durch die Taumelscheibe verrührt wird, wird jedoch durch Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe Wärme erzeugt. Wenn insbesondere die Taumelscheibe mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, wird die Temperatur des Verdichters durch derartige Reibungswärme beträchtlich erhöht im Vergleich mit einem Fall, in dem die Taumelscheibe mit einer niedrigen Drehzahl gedreht wird. Als Folge kann die Haltbarkeit von Gleitabschnitten des Verdichters und von Dichtungselementen, die aus einem Gummiwerkstoff oder einem Kunstharzwerkstoff bestehen, verringert werden.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-123942 offenbart einen Verdichter mit einem Mechanismus zum Verhindern eines derartigen Verrührens des Schmieröls. Bei dem Verdichter ist die Ausstoßkammer mit der Kurbelkammer durch den Zufuhrdurchgang verbunden. Der Einlass des Zufuhrdurchgangs ist an einer Position in der Ausstoßkammer angeordnet, die nach oben mit einem vorbestimmten Abstand von dem Boden der Ausstoßkammer beabstandet ist, sodass das Schmieröl in der Ausstoßkammer gespeichert wird. Daher wird die Menge des Schmieröls verringert, das in der Kurbelkammer zu speichern ist.
Bei dem Verdichter des Dokuments Nr. 2001-123942 ist die Menge des Schmieröls, das in der Kurbelkammer zu speichern ist, verringert, aber benötigt der Verdichter einen zusätzlichen Mechanismus zum Bewegen des Schmieröls von der Kurbelkammer zu der Ausstoßkammer für eine Speicherung in dieser. Zusätzlich ist es möglich, dass die Funktion der Ausstoßkammer durch die Anwesenheit einer großen Menge Schmieröls beeinträchtigt werden kann, das in der Ausstoßkammer gespeichert ist. Da ferner der Einlass des Zufuhrdurchgangs an einem oberen Bereich der Ausstoßkammer angeordnet ist, muss der Verdichter um die Achse der Drehwelle des Verdichters korrekt angeordnet werden, sodass die Anordnung des Verdichters nicht flexibel ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Taumelscheibenverdichter gerichtet, der eine Erwärmung aufgrund von Reibung zwischen Schmieröl und einer Taumelscheibe auch dann verhindert, wenn die Menge des Schmieröls, das in der Kurbelkammer gespeichert ist, übermäßig ist, und der ebenso eine flexible Anordnung des Verdichters gestattet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Taumelscheibenverdichter ein Gehäuse, in dem eine Kurbelkammer und eine Vielzahl von Zylinderbohrungen ausgebildet sind, eine Vielzahl von Kolben, die in der entsprechender Zylinderbohrung hin- und herlaufen, eine Drehwelle, die sich durch die Kurbelkammer erstreckt, und eine Taumelscheibe auf, die in der Kurbelkammer untergebracht ist. Die Taumelscheibe dreht sich mit der Drehwelle und wandelt die Drehung der Drehwelle in den Hin- und Herlauf des Kolbens um. Das Gehäuse weist einen zylindrischen Abschnitt, der die Taumelscheibe umgibt, und einen Bodenabschnitt auf, der ein Ende des zylindrischen Abschnitts schließt. Die Taumelscheibe weist an einem äußeren Umfang von dieser einen ersten Abschnitt, um zu gestatten, dass der Kolben an einem oberen Totpunkt, und einen zweiten Abschnitt, um zu gestatten, dass der Kolben an einem unteren Totpunkt liegt auf. Der zylindrische Abschnitt des Gehäuses weist einen Basisabschnitt und einen ausgedehnten Abschnitt auf, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt. Der Basisabschnitt hat einen ersten Innendurchmesser. Der ausgedehnte Abschnitt hat einen zweiten Innendurchmesser, der größer als der erste Innendurchmesser ist, um dadurch einen ersten ausgedehnten Raum in der Kurbelkammer auszubilden. Der erste ausgedehnte Raum ist ringförmig entlang dem Umfang des zylindrischen Abschnitts ausgebildet und zwischen dem Bodenabschnitt des Gehäuses und dem zweiten Abschnitt der Taumelscheibe bei Betrachtung in einer axialen Richtung gelegen.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkennbar, die die Prinzipien der Erfindung beispielhaft darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die für neu gehalten werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen angegeben. Die Erfindung kann gemeinsam mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei:
1 eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenverdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine fragmentarische Schnittansicht eines Taumelscheibenverdichters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenverdichters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht des Verdichters von 3 ist; und
5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von 3 ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden wird das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt einen Taumelscheibenverdichter des ersten Ausführungsbeispiels. Der Taumelscheibenverdichter (im Folgenden als Verdichter bezeichnet) ist eine Bauart mit variabler Verdrängung. Es ist anzumerken, das die linke Seite, die in 1 gezeigt ist, die vordere Seite des Verdichters ist und die rechte Seite die hintere Seite des Verdichters ist.
Unter Bezugnahme auf 1 hat der Verdichter einen Zylinderblock 11, ein vorderes Gehäuse 12, das mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks 11 verbunden ist, und ein hinteres Gehäuse 13, das mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks 11 über eine Ventilplattenbaugruppe 25 verbunden ist. Der Zylinderblock 11 hat ein Wellenloch 11A an seiner Mitte und eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 22, die um das Wellenloch 11A angeordnet sind. Jede Zylinderbohrung 22 nimmt einen Kolben 23 auf. Die Ventilplattenbaugruppe 25 weist Ansaug- und Ausstoßventile auf.
Das vordere Gehäuse 12, das mit dem Zylinderblock 11 verbunden ist, bildet darin eine Kurbelkammer 14 aus. Der Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 12 dienen als "ein Gehäuse" der vorliegenden Erfindung. Der Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 12 stützen eine Drehwelle 15 drehbar, die sich durch die Kurbelkammer 14 erstreckt. Das vordere Ende der Drehwelle 15 ist in ein Wellenloch 12A eingesteckt, das in dem vorderen Gehäuse 12 ausgebildet ist, die aus der Kurbelkammer 14 vorsteht.
Ein Teil der Drehwelle 15, der angrenzend an das vordere Ende von dieser liegt, ist drehbar durch das vordere Gehäuse 12 durch ein Radiallager 31 gestützt, das in dem Wellenloch 12A vorgesehen ist. Das vordere Ende der Drehwelle 15 ist mit einem (nicht gezeigten) Mechanismus verbunden, der Antriebskraft von einer Antriebsquelle, wie z. B. einer Kraftmaschine oder einem Motor eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) aufnimmt. Der Verdichter des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine kupplungslose Bauart und daher wird die Antriebskraft konstant auf die Drehwelle 15 übertragen. In dem Wellenloch 12A des vorderen Gehäuses 12 ist ein Dichtungselement 34 vor dem Radiallager 31 vorgesehen. Das Dichtungselement 34 ist durch eine Lippendichtung vorgesehen, das hauptsächlich aus einem Gummiwerkstoff besteht. Das Dichtungselement 34 steht in engem Kontakt an seiner Dichtfläche mit dem Umfang der Drehwelle 15, um dadurch eine Leckage von Kühlmittelgas aus dem vorderen Gehäuse 14 durch das Wellenloch 12A zu verhindern. Das hintere Ende der Drehwelle 15 ist in das Wellenloch 11A des Zylinderblocks 11 gestützt und durch den Zylinderblock 11 über ein Radiallager 32 und ein Drucklager 33 gestützt, die in dem Wellenloch 11A vorgesehen sind.
In der Kurbelkammer 14 ist eine Schleppplatte 16 mit der Drehwelle 15 gesichert und ist eine Taumelscheibe 17 an der Drehwelle 15 vorgesehen. Die Taumelscheibe 17 hat ein Loch 18 an ihrer Mitte, durch das die Drehwelle 15 sich erstreckt. Die Taumelscheibe 17 hat Führungsstifte 19, die gleitfähig in Führungslöcher 20 eingesteckt sind, die in der Schleppplatte 16 ausgebildet sind, sodass die Taumelscheibe 17 mit der Schleppplatte 16 für eine Drehung mit der Drehwelle 15 verbunden wird. Die Drehwelle 15, die Schleppplatte 16 und die Taumelscheibe 17 sind Drehelemente des Verdichters.
Eine Gleitbewegung der Führungsstifte 19 in den Führungslöchern 20 gestattet, dass die Führungsplatte 17 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 gleitet und relativ zu der Drehwelle 15 geneigt wird. Ein Drucklager 21 ist zwischen der Schleppplatte 16 und der vorderen inneren Wand des vorderen Gehäuses 12 vorgesehen, wobei dadurch die Schleppplatte 16 relativ zu dem vorderen Gehäuse 12 durch das Drucklager 21 drehbar ist.
Das vordere Ende des Kolbens 23 ist in Eingriff mit dem äußeren Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 17 durch ein Paar Gleitstücke 24. Das hintere Ende des Kolbens 23 weist zu der Ventilplattenbaugruppe 25 und eine Verdichtungskammer ist dazwischen in der Zylinderbohrung 22 ausgebildet. Die Ventilplattenbaugruppe 25 besteht aus Plattenelementen mit Ventillöchern, Ansaugventilen, Ausstoßventilen und Haltern.
Die Drehung der Drehwelle 15 wird in den Hin- und Herlauf des Kolbens 23 durch die Taumelscheibe 17 umgewandelt. Der äußere Umfang der Taumelscheibe 17 hat einen ersten Abschnitt 17A, um zu gestatten, dass der Kolben 23 an dem oberen Totpunkt liegt, und einen zweiten Abschnitt 17B, um zu gestatten, dass der Kolben 23 an dem unteren Totpunkt liegt. Der erste Abschnitt 17A der Taumelscheibe 17 ist der nächstliegende Abschnitt an dem Zylinderblock 11 in der axialen Richtung der Drehwelle 15. Der zweite Abschnitt 17B der Taumelscheibe 17B ist der am weitesten entfernte Abschnitt von dem Zylinderblock 11 in der axialen Richtung der Drehwelle 15. Der Verdichter ist eine Bauart mit variabler Verdrängung und daher ist die Taumelscheibe 17 relativ zu der Drehwelle 15 neigbar und ebenso in der axialen Richtung der Drehwelle 15 gleitfähig. In einem solchen Fall wird die Position des zweiten Abschnitts 17B in der axialen Richtung der Drehwelle 15 geändert, aber ist die Position des ersten Abschnitts 17A in der axialen Richtung der Drehwelle 15 fixiert.
Eine Ansaugkammer 26 ist in dem mittleren Bereich des hinteren Gehäuses 13 in einer zu der Ventilplattenbaugruppe 25 weisenden Relation ausgebildet. Eine Ausstoßkammer 27 ist in dem hinteren Gehäuse 13 radial von der Ansaugkammer 26 nach außen weisenden Richtung ausgebildet. Die Ansaugkammer 26 und die Ausstoßkammer 27 sind durch eine Trennwand 13A getrennt, die als Teil des hinteren Gehäuses 13 ausgebildet ist. Ein Zufuhrdurchgang 28 ist in dem Zylinderblock 11 und dem hinteren Gehäuse 13 für eine Fluidverbindung zwischen der Kurbelkammer 14 und der Ausstoßkammer 27 ausgebildet. Der Zufuhrdurchgang 28 ist mit einem Steuerventil 29 versehen. Ein Überströmdurchgang 30 ist in dem Zylinderblock 11 für eine Fluidverbindung zwischen der Kurbelkammer 14 und der Ansaugkammer 26 ausgebildet.
Das hintere Gehäuse 13 hat einen Einlass und einen Ansaugdurchgang (nicht gezeigt), durch den Kühlmittelgas in die Ansaugkammer 26 von der Niederdrucksseite eines (nicht gezeigten) externen Kühlmittelkreises eingeführt wird. Das hintere Gehäuse 13 hat einen Auslass und einen Ausstoßdurchgang (nicht gezeigt) durch den Kühlmittelgas aus der Ausstoßkammer 27 in die Hochdruckseite des externen Kühlmittelkreises ausgestoßen wird.
Der Ausstoßdurchgang hat einen Ölseparator (nicht gezeigt) zum Sammeln von Schmieröl, das in dem Kühlmittelgas in der Form von Nebel bzw. Dampf enthalten ist. Das gesammelte Schmieröl wird zu der Ansaugkammer 26 durch einen Rückführdurchgang (nicht gezeigt) zurückgeführt. Wenn Schmieröl zu dem externen Kühlmittelkreis zugeführt wird, kann der Wirkungsgrad des Kühlzyklus verringert werden.
Daher ist es vorzuziehen, dass innerhalb des Verdichters möglichst Schmieröl gespeichert werden sollte.
Im Folgenden wird ein Detail des vorderen Gehäuses 12 und der Kurbelkammer 14 beschrieben. Das vordere Gehäuse 12, das mit dem Zylinderblock 11 verbunden ist, bildet darin die Kurbelkammer 14. Das vordere Gehäuse 12 weist einen zylindrischen Abschnitt 121, der die Taumelscheibe 17 umgibt, und einen Bodenabschnitt 124 auf, der das vordere Ende des zylindrischen Abschnitts 121 schließt. Das hintere Ende des zylindrischen Abschnitts 121 ist durch den Zylinderblock 11 geschlossen.
Der zylindrische Abschnitt 121 weist einen Basisabschnitt 122 und einen ausgedehnten Abschnitt 123 auf, der sich von dem Basisabschnitt 122 erstreckt. Der Basisabschnitt 122 ist angrenzend an den Zylinderblock 11 vorgesehen und hat einen Innendurchmesser D1 (einen ersten Innendurchmesser). In dem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser D1 auf einen minimalen Wert eingestellt, der gestattet, dass der Kolben 23 problemlos ohne Störung der inneren Umfangsfläche des Basisabschnitts 122 hin- und herläuft. Ein solcher minimaler Innendurchmesser D1 ergibt eine kleinere Abmessung der Kurbelkammer 14 und daher eine kleinere Abmessung des Verdichters. Ein zylindrischer Raum in der Kurbelkammer 14, dessen Profil im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D1 des Basisabschnitts 122 übereinstimmt, wird als Hauptraum 141 der Kurbelkammer 14 bezeichnet.
Der ausgedehnte Abschnitt 123 des zylindrischen Abschnitts 121 des vorderen Gehäuses 12 ist vor dem Basisabschnitt 122 vorgesehen und zwischen dem Basisabschnitt 122 und dem Bodenabschnitt 124 des vorderen Gehäuses 12 gelegen. Der ausgedehnte Abschnitt 123 weist einen großdurchmessrigen Abschnitt 126 und einen Flanschabschnitt 125 auf. Der großdurchmessrige Abschnitt 126 hat einen Innendurchmesser D2 (einen zweiten Innendurchmesser), der größer als der Innendurchmesser D1 des Basisabschnitts 122 ist. Der Flanschabschnitt 125 ist zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt 126 und dem Basisabschnitt 122 gelegen. Der ausgedehnte Abschnitt 123 des zylindrischen Abschnitts 121 hat einen darin ausgebildeten ausgedehnten Raum 142 (einen ersten ausgedehnten Raum), der so ausgebildet ist, dass die Kurbelkammer 14 radial in ihrem vorderen Bereich ausgedehnt ist. Da der ausgedehnte Raum 142 durch den großdurchmessrigen Abschnitt 126 ausgebildet wird, der den Innendurchmesser D2 hat, ist die Tiefe des ausgedehnten Raums 142 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 einheitlich. Der Flanschabschnitt 125 verbindet den Basisabschnitt 122 und den großdurchmessrigen Abschnitt 126. Das vordere Ende des großdurchmessrigen Abschnitts 126 ist mit dem Bodenabschnitt 124 verbunden. Der zylindrische Abschnitt 121, der den Basisabschnitt 122 und den ausgedehnten Abschnitt 123 hat, bildet darin den Hauptraum 141 und den ausgedehnten Raum 142 in der Kurbelkammer 14. Das Profil des Hauptraums 141 stimmt im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D1 des Basisabschnitts 122 überein, während der äußere Umfang des ausgedehnten Raums 142 im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D2 übereinstimmt und der innere Umfang des ausgedehnten Raums 142 im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D1 übereinstimmt. Die Abmessung des ausgedehnten Raums 142 wird in Abhängigkeit von der Menge Schmieröl eingestellt, das in der Kurbelkammer 14 gespeichert werden soll. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abmessung des ausgedehnten Raums 142 so eingestellt, dass der thermische Einfluss der Reibung zwischen dem Schmieröl und der Schleppplatte 16 oder der Taumelscheibe 17 während des Betriebs mit hoher Drehzahl des Verdichters vernachlässigbar ist.
Die Abmessung des ausgedehnten Raums 142 wird durch die Differenz zwischen den Innendurchmessern D1 und D2 und der Länge des ausgedehnten Abschnitts 123 gemessen in der axialen Richtung der Drehwelle 15 bestimmt. Der ausgedehnte Abschnitt 123 ist in dem Bereich R zwischen dem zweiten Abschnitt 17B der Taumelscheibe 17 und dem Bodenabschnitt 124 des vorderen Gehäuses 12 bei Betrachtung in der axialen Richtung gelegen. Der ausgedehnte Raum 142, der durch den ausgedehnten Abschnitt 123 ausgebildet wird, ist in dem Bereich R gelegen.
Da der Verdichter des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Bauart mit variabler Verdrängung ist, besteht die Tendenz, dass Schmieröl in dem Bereich R während des Betriebs mit maximaler Verdrängung gesammelt wird. Daher ist der Bereich R zwischen dem Bodenabschnitt 124 des vorderen Gehäuses 12 und dem zweiten Abschnitt 17B der Taumelscheibe 17 in ihrer Position mit maximalem Winkel im Betrieb des Verdichters mit maximaler Verdrängung gelegen (angegeben durch die gestrichelte Linie in 1). Wenn die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 mit einer hohen Drehzahl gedreht werden, besteht die Tendenz, dass Schmieröl in dem ausgedehnten Raum 142 in der Kurbelkammer 14 aufgrund der Zentrifugalkraft der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16 gesammelt wird. Der ausgedehnte Raum 142 ist ringförmig entlang dem gesamten Umfang des zylindrischen Abschnitts 121 des vorderen Gehäuses 12 ausgebildet.
Der Bodenabschnitt 124 des vorderen Gehäuses 12 bildet einen ausgedehnten Raum 143 (einen zweiten ausgedehnten Raum) in der Kurbelkammer 14. Wie in 1 gezeigt ist, ist der ausgedehnte Raum 143 in dem radial äußeren Bereich des Bodenabschnitts 124 angrenzend an den zylindrischen Abschnitt 121 vorgesehen. Daher ist die Kurbelkammer 14 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 in dem radial äußeren Bereich des Bodenabschnitts 124 des vorderen Gehäuses 12 ausgedehnt. Ein Teil des Schmieröls in der Kurbelkammer 14 wird in den ausgedehnten Raum 143 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl bewegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ausgedehnten Räume 142 und 143 kontinuierlich ausgebildet und ist die vordere Innenwand des Bodenabschnitts 124, die den ausgedehnten Raum 143 begrenzt, vor dem Drucklager 21 gelegen. Anders gesagt ist der ausgedehnte Raum 143 vor dem ausgedehnten Raum 142 gelegen. Wenn der Verdichter mit einer hohen Drehzahl arbeitet, wird Schmieröl in den ausgedehnten Raum 143 und auch in den ausgedehnten Raum 142 bewegt. In 1 ist der Schnitt des ausgedehnten Raums 142 durch einen Bereich angegeben, der durch den ausgedehnten Abschnitt 123 und die gestrichelten Linien m1 definiert ist, und ist der Schnitt des ausgedehnten Abschnitts 143 durch einen Bereich angegeben, der durch den Bodenabschnitt 124 und vertikale gestrichelte Linien n1 definiert ist.
Im Folgenden wird der Betrieb des Verdichters des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wenn der Kolben 23 mit der Drehung der Drehwelle 15 hin- und herläuft, wird Kühlmittelgas aus der Ansaugkammer 26 in die Zylinderbohrung 22 gesaugt, während das Ansaugventil der Ventilbaugruppe 25 aufgeschoben wird. Das Kühlmittelgas wird in der Zylinderbohrung 22 verdichtet und in die Ausstoßkammer 27 ausgestoßen, während es das Ausstoßventil der Ventilbaugruppe 25 aufschiebt. Der größte Teil des Kühlmittelgases strömt dann aus der Ausstoßkammer 27 in den externen Kühlmittelkreis.
Die Menge des Kühlmittelgases, das aus der Ausstoßkammer 27 in die Kurbelkammer 14 durch den Zufuhrdurchgang 28 einzuführen ist, verändert sich in Abhängigkeit von der Öffnung des Steuerventils 29. Die Kurbelkammer 14 steht konstant in Verbindung mit der Ansaugkammer 26 durch den Überströmdurchgang 30. Daher wird der Druck in der Kurbelkammer 14 (im Folgenden als Kurbelkammerdruck Pc bezeichnet) durch die Öffnung des Steuerventils 29 bestimmt. Wenn die Öffnung des Steuerventils 29 eingestellt wird, um den Kurbelkammerdruck Pc zu ändern, verändert sich die Druckdifferenz zwischen der Kurbelkammer 14 und den Verdichtungskammern in den Zylinderbohrungen 22 durch die Kolben 23 dadurch, sodass sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 17 verändert. Als Folge wird der Hub der Kolben 23 geändert und wird demgemäß die Verdrängung des Verdichters 10 geändert.
Wenn beispielsweise der Kurbelkammerdruck Pc verringert wird, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 17 vergrößert, um dadurch den Hub des Kolbens 23 und somit die Verdrängung des Verdichters zu vergrößern. Wenn der Kurbelkammerdruck Pc erhöht wird, wird andererseits der Neigungswinkel der Taumelscheibe 17 verringert, um dadurch den Hub des Kolbens 23 und somit die Verdrängung des Verdichters zu verringern.
Während der Verdichter sich in Betrieb befindet, enthält das Kühlmittelgas, das aus der Ausstoßkammer 27 ausgestoßen wird, Schmieröl in der Form eines Nebels bzw. Dampfs. Das Schmieröl wird aus dem Kühlmittelgas durch den Ölseparator des Verdichters getrennt und in die Ansaugkammer 26 eingeführt.
Das Schmieröl wird dann in die Kurbelkammer 14 eingeführt und darin gespeichert. Wenn die Taumelscheibe 17 mit der Drehwelle 15 bei einer hohen Drehzahl (beispielsweise 8000 U/min) gedreht wird, wird daher das Schmieröl in der Kurbelkammer 14 durch die sich drehende Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt. Obwohl die Tendenz besteht, dass das Schmieröl an dem Boden der Kurbelkammer 14 durch die Schwerkraft verbleibt, wird das Schmieröl entlang der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 121 durch die sich drehende Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 verspritzt.
Während der Verdichter mit einer hohen Drehzahl arbeitet, strömt daher eine große Menge Schmieröl entlang der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 121 mit der Drehung der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16. Andererseits ist die Menge des Schmieröls, das um die Drehwelle 15 strömt, nur geringfügig aufgrund der Zentrifugalkraft der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16. Während nämlich die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, ist die Menge des Schmieröls, das angrenzend an die innere Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 121 strömt, größer als die Menge des Schmieröls, das um die Drehwelle 15 strömt.
Das Schmieröl wird in dem Bereich R des zylindrischen Abschnitts 121 des vorderen Gehäuses 12 während des Betriebs mit maximaler Verdrängung des Verdichters gesammelt. Das Schmieröl ist ebenso in einem Bereich vorhanden, in dem der Kolben 23 an dem unteren Totpunkt zu dem zylindrischen Abschnitt 121 weist. Der größte Teil des Schmieröls in dem Bereich wird in Richtung auf den Bereich R aufgrund des Hin- und Herlaufs des Kolbens 23 getrieben.
Da der ausgedehnte Raum 142 in dem Bereich R ausgebildet ist und kontinuierlich mit dem ausgedehnten Raum 143 ist, wird der größte Teil des Schmieröls, das in Richtung auf den Bereich R getrieben wird, in die ausgedehnten Räume 142 und 143 bewegt und darin gespeichert. Da die Menge des Schmieröls, das durch die sich drehende Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt wird, im Vergleich mit einem Fall verringert ist, in dem der Verdichter keine ausgedehnten Räume 142 und 143 hat, wird als Folge die Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 verringert. Daher wird die Wärmemenge, die durch die Reibung erzeugt wird, ebenso verringert. Da zusätzlich die Tiefe des ausgedehnten Raums 142 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 einheitlich ist, wird das Schmieröl gleichmäßig in dem ausgedehnten Raum 142 verteilt.
Wenn die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, besteht die Tendenz, dass Schmieröl in den ausgedehnten Räumen 142 und 143 sich in der Drehrichtung der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16 bewegt. Da die ausgedehnten Räume 142 und 143 ringförmig entlang dem gesamten Umfang des zylindrischen Abschnitts 121 des vorderen Gehäuses 12 ausgebildet sind, bewegt sich das Schmieröl problemlos in den ausgedehnten Räumen 142 und 143 in Umfangsrichtung in der Drehrichtung der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16. Da die relative Geschwindigkeit zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 verringert ist, wird in einem solchen Fall die Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 ebenso verringert. Zusätzlich wird das Schmieröl in den ausgedehnten Raum 143 und ebenso in den ausgedehnten 142 bewegt. In einem solchen Fall ist die Menge des Schmieröls, das in dem ausgedehnten Raum 142 während des Betriebs mit hoher Drehzahl des Verdichters gespeichert ist, geringer als in einem Fall, in dem das vordere Gehäuse 12 nur den ausgedehnten Raum 142 hat. Im ersteren Fall ist daher Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 geringer.
Wenn die Drehzahl der Taumelscheibe 17 auf ein niedriges Niveau (beispielsweise 1000 U/min) verringert ist, verringert sich die Zentrifugalkraft der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16 entsprechend. Als Folge wird der größte Teil des Schmieröls, das durch die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 verspritzt wird, durch Schwerkraft abgetropft und in dem Boden der Kurbelkammer 14 gespeichert. Das Schmieröl wird dann durch die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt, aber Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 ist gering. Da der thermische Einfluss der Reibung somit gering ist, wird die Haltbarkeit von Gleitabschnitten in dem Verdichter und von Dichtungselementen, die aus einem Gummiwerkstoff oder einen Kunstharzwerkstoff bestehen, nicht verringert. Wenn der Verdichter mit einer hohen Drehzahl oder einer niedrigen Drehzahl arbeitet, bleibt ein Teil des Schmieröls in dem Hauptraum 141.
Der Verdichter des ersten Ausführungsbeispiels bietet die folgenden Vorteile:

(1) Während die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, wird Schmieröl in die ausgedehnten Räume 142 und 143 in der Kurbelkammer 14 bewegt. Die Menge des Schmieröls, das durch die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt wird, wird im Vergleich mit einem Fall, bei dem keine solchen ausgedehnten Räume vorgesehen sind, relativ verringert. Als Folge wird Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 verringert. Auch wenn daher eine übermäßige Menge Schmieröl in der Kurbelkammer 14 gespeichert ist, wird jede Erhöhung der Temperatur des Verdichters während des Betriebs mit hoher Drehzahl verhindert.
(2) Während die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, strömt das Schmieröl in Umfangsrichtung in den ausgedehnten Räumen 142 und 143. Da die relative Geschwindigkeit zwischen dem Schmieröl und der sich drehenden Taumelscheibe 17 und der Schlepplatte 16 verringert ist, wird die Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 entsprechend verringert.
(3) Die ausgedehnten Räume 142 und 143 sind ringförmig entlang dem gesamten Umfang des zylindrischen Abschnitts 121 des vorderen Gehäuses 12 ausgebildet. Wenn die Anordnung des Verdichters um die Achse der Drehwelle 15 geändert wird, wird daher die Bewegung des Schmieröls in der Kurbelkammer 14 während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl nicht geändert. Die Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 in der Schleppplatte 16 wird nämlich ungeachtete Anordnung des Verdichters verringert.
(4) Da das Schmieröl in den ausgedehnten Raum 143 und ebenso in den ausgedehnten Raum 142 bewegt wird, wird die Menge des Schmieröls, das durch die Taumelscheibe 17 sowie die Schleppplatte 16 gerührt wird, weitergehend verringert. Daher wird Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 entsprechend weitergehend verringert.
(5) Wenn der ausgedehnte Raum 142 mit einer ausreichenden Abmessung nicht in der Kurbelkammer 14 aufgrund der Beschränkung des Durchmessers des vorderen Gehäuses 12 ausgebildet werden kann, kann der ausgedehnte Raum 143 mit einer ausreichenden Abmessung zusätzlich zu dem ausgedehnten Raum 142 ausgebildet werden. Daher wird Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl verringert.
(6) Da die Gestalt der ausgedehnten Räume 142 und 143 durch die Gestalt des vorderen Gehäuses 12 beschränkt ist, können die ausgedehnten Räume 142 und 143 mit allen gewünschten Bedingungen lediglich durch Ändern der Gestalt des vorderen Gehäuses 12 vorgesehen werden. Beispielsweise kann ein vorhandener Verdichter so abgewandelt werden, dass dieser die ausgedehnten Räume 142 und 143 hat, in dem nur sein vorderes Gehäuse durch das vordere Gehäuse 12 der vorliegenden Erfindung ersetzt wird.
(7) Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist auf einen Verdichter mit variabler Verdrängung mit einer Schleppplatte und ebenso mit einer Taumelscheibe gerichtet. Die Schleppplatte ist ein sich drehendes Element, das mit der Drehwelle und der Taumelscheibe gedreht wird. Ein Verdichter mit variabler Verdrängung hat nämlich eine erhöhte Anzahl von sich bewegenden Teilen, die das Schmieröl in der Kurbelkammer rühren. Wenn daher die Taumelscheibe mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, wird das Schmieröl stärker gerührt. Da jedoch das Schmieröl in der Kurbelkammer 14 des Taumelscheibenverdichters gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in die ausgedehnten Räume 142 und 143 bewegt wird, wird Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 wirksam verringert.

Im Folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In 2 werden dieselben Bezugszeichen für gemeinsame Elemente oder Bauteile in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet und wird die Beschreibung derartiger Elemente oder Bauteile für das zweite Ausführungsbeispiel weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 2 hat das vordere Gehäuse 42 des zweiten Ausführungsbeispiels ausgedehnte Räume 442 und 443, die unabhängig voneinander ausgebildet sind. Das vordere Gehäuse 42 weist einen zylindrischen Abschnitt 421, der die Taumelscheibe 17 umgibt, und einen Bodenabschnitt 424, der das vordere Ende des zylindrischen Abschnitts 421 schließt, wie in dem Fall des vorderen Gehäuses 12 des ersten Ausführungsbeispiels auf.
Der zylindrische Abschnitt 421 hat einen Basisabschnitt 422 und einen ausgedehnten Abschnitt 423. Der Basisabschnitt 422 hat den Innendurchmesser D1, der einen Hauptraum 441 in einer Kurbelkammer 44 des vorderen Gehäuses 42 ausbildet. Der ausgedehnte Abschnitt 423 erstreckt sich von dem Basisabschnitt 422 und weist einen großdurchmessrigen Abschnitt 426 und einen Flanschabschnitt 425 auf. Der großdurchmessrige Abschnitt 426 hat den Innendurchmesser D2, der größer als der Innendurchmesser D1 ist. Der Flanschabschnitt 425 ist zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt 426 und den Basisabschnitt 422 gelegen. Der ausgedehnte Abschnitt 423 des zylindrischen Abschnitts 421 hat einen darin liegenden ausgedehnten Raum 442, der so ausgebildet ist, dass die Kurbelkammer 44 radial in den vorderen Bereich von dieser ausgedehnt ist.
Da der ausgedehnte Raum 442 durch den großdurchmessrigen Abschnitt 426 mit dem Innendurchmesser D2 ausgebildet ist, ist die Tiefe des ausgedehnten Raums 442 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 einheitlich. Der Flanschabschnitt 425 verbindet den Basisabschnitt 422 und den großdurchmessrigen Abschnitt 426. Das vordere Ende des großdurchmessrigen Abschnitts 426 ist mit dem Bodenabschnitt 424 verbunden. Der zylindrische Abschnitt 421, der den ausgedehnten Abschnitt 423 hat, bildet den Hauptraum 441 und den ausgedehnten Raum 442 in der Kurbelkammer 44. Das Profil des Hauptraums 441 stimmt im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D1 überein. Der äußere Umfang des ausgedehnten Raums 442 stimmt im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D2 überein und der innere Umfang des ausgedehnten Raums 442 stimmt im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D1 überein.
Der ausgedehnte Raum 442, der durch den ausgedehnten Abschnitt 423 ausgebildet wird, ist in dem Bereich R des vorderen Gehäuses 42 vorgesehen. Der Bereich R ist zwischen dem zweiten Abschnitt 17B der Taumelscheibe 17 und dem Bodenabschnitt 424 des vorderen Gehäuses 42 bei Betrachtung in der axialen Richtung gelegen. In 2 ist der Schnitt des ausgedehnten Raums 442 durch einen Bereich angegeben, der durch den ausgedehnten Abschnitt 423 und horizontale gestrichelte Linien m2 definiert ist.
Der Bodenabschnitt 424 des vorderen Gehäuses 42 bildet darin einen ausgedehnten Raum 443 als einen Teil der Kurbelkammer 44. Der ausgedehnte Raum 443 ist in einem radial äußeren Bereich des Bodenabschnitts 424 vorgesehen, der angrenzend an den zylindrischen Abschnitt 442 ist. Daher ist die Kurbelkammer 44 in der axialen Richtung der Drehwelle 15 in dem radial äußeren Bereich des Bodenabschnitts 424 ausgedehnt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der ausgedehnte Raum 443 unabhängig von dem ausgedehnten Raum 442 vorgesehen. Die vordere Innenwand des Bodenabschnitts 424, die den ausgedehnten Raum 443 ausbildet, ist vor dem Drucklager 21 gelegen. In 2 ist der Schnitt des ausgedehnten Raums 443 durch einen Bereich angegeben, der durch den Bodenabschnitt 424 und vertikale gestrichelte Linien n2 definiert ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel bietet die Vorteile, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind.
Im Folgenden wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben. In den 3 bis 5 werden dieselben Bezugszeichen für gemeinsame Elemente oder Bauteile des ersten und dritten Ausführungsbeispiels verwendet und wird die Beschreibung von solchen Elementen oder Bauteilen für das dritte Ausführungsbeispiel weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist die Kurbelkammer 54 durch den Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 52 ausgebildet. Der Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 52 dienen als "ein Gehäuse" der Erfindung. Das vordere Gehäuse 52 hat einen zylindrischen Abschnitt 521, der die Taumelscheibe 17 umgibt, und einen Bodenabschnitt 524, der das vordere Ende des zylindrischen Abschnitts 521 schließt. Das hintere Ende des zylindrischen Abschnitts 521 ist durch den Zylinderblock 11 geschlossen.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 hat der zylindrische Abschnitt 521 einen Basisabschnitt 527, einen Zwischenabschnitt 525, einen ausgedehnten Abschnitt 523 und einen Verbindungsabschnitt 527. Der ausgedehnte Abschnitt 523 ist vor dem Basisabschnitt 525 gelegen. Der Zwischenabschnitt 525 verbindet den Basisabschnitt 522 und den ausgedehnten Abschnitt 523. Der Verbindungsabschnitt 527 verbindet den ausgedehnten Abschnitt 523 und den Bodenabschnitt 524. In 4 sind Grenzlinien, die den Basisabschnitt 522, den Zwischenabschnitt 525, den ausgedehnten Abschnitt 523, den Verbindungsabschnitt 527 und den Bodenabschnitt 524 begrenzen, durch eine gestrichelte Linie angegeben. Der Basisabschnitt 522 ist angrenzend an den Zylinderblock 11 gelegen und mit dem Zylinderblock 11 verbunden. Der Basisabschnitt 522 hat den Innendurchmesser D1 und eine vorbestimmte Länge in der axialen Richtung der Drehwelle 15.
Der Zwischenabschnitt 525 ist vor dem Basisabschnitt 522 gelegen. Wie in 4 gezeigt ist, hat der Zwischenabschnitt 525 eine innere Umfangsfläche 525A deren Innendurchmesser in Richtung auf den ausgedehnten Abschnitt 523 graduell vergrößert wird. Die innere Umfangsfläche 525A des Zwischenabschnitts 525 ist nämlich in Richtung auf den ausgedehnten Abschnitt 523 mit einem linearen Gradienten oder einen konstanten Gradienten ausgedehnt. Schmieröl in der Kurbelkammer 54 wird radial nach außen aufgrund der Zentrifugalkraft der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16 bewegt. Die innere Umfangsfläche 525A dient als Führungsfläche, um dieses Schmieröl nach vorne zu bewegen.
Der ausgedehnte Abschnitt 523 ist vor dem Zwischenabschnitt 525 gelegen. Der ausgedehnte Abschnitt 523 ist durch einen Abschnitt der Umfangswand des vorderen Gehäuses 52 vorgesehen, der radial nach außen in der Form eines Kanals ausgedehnt ist. Unter Bezugnahme auf 4 hat der ausgedehnte Abschnitt 523 eine innere Umfangsfläche 523A und zwei innere Flächen 523B und 523C. Die innere Fläche 523B ist angrenzend an den Zwischenabschnitt 525 gelegen und die innere Fläche 523C ist angrenzend an den Verbindungsabschnitt 527 gelegen. Die inneren Flächen 523B und 523C erstrecken sich parallel zueinander und in zueinander weisender Relation. Die innere Umfangsfläche 523A hat eine vorbestimmte Länge in der axialen Richtung der Drehwelle 15. Wie in 3 gezeigt ist, ist der ausgedehnte Abschnitt 523 in den Bereich R des vorderen Gehäuses 52 vorgesehen. Der Bereich R ist zwischen dem zweiten Abschnitt 17B der Taumelscheibe 17 und den Bodenabschnitt 524 des vorderen Gehäuses 52 bei Betrachtung in der axialen Richtung gelegen.
Der Verbindungsabschnitt 527 ist vor dem ausgedehnten Abschnitt 523 gelegen. Wie in 4 gezeigt ist, hat der Verbindungsabschnitt 527 eine innere Umfangsfläche 527A, deren Innendurchmesser graduell in Richtung auf den Bodenabschnitt 524 verringert ist. Die innere Umfangsfläche 527A des Verbindungsabschnitts 527 ist in Richtung auf den Bodenabschnitt 524 mit einem linearen Gradienten oder einem konstanten Gradienten abgeschrägt. Die innere Umfangsfläche 527A dient als Führungsfläche zum Führen von Schmieröl in Richtung auf den Bodenabschnitt 524.
Der zylindrische Abschnitt 521 des vorderen Gehäuses 52 bildet darin einen Hauptraum 541 und ausgedehnte Räume 542 und 543 in der Kurbelkammer 54. Das Profil des Hauptraums 541 stimmt im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser D1 überein. Der Hauptraum 541 bildet einen Hauptteil der Kurbelkammer 54. Die ausgedehnten Räume 542 und 543 sind in einem vorderen Bereich des Hauptraums 541 ausgebildet. Der ausgedehnte Raum 543 ist radial außerhalb des Hauptraums 541 gelegen und der ausgedehnte Raum 542 ist radial weiter nach außen von dem ausgedehnten Raum 543 gelegen.
Der ausgedehnte Raum 542 ist durch einen ausgedehnten Abschnitt 523 ausgebildet und hat eine quadratische Gestalt im Längsschnitt des Verdichters. Der ausgedehnte Raum 542 ist ringförmig entlang dem gesamten Umfang des zylindrischen Abschnitts 521 ausgebildet. Schmieröl wird in dem ausgedehnten Raum 542 während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl gesammelt. In den 3 und 4 ist die Grenze zwischen den ausgedehnten Räumen 542 und 543 durch eine horizontale gestrichelte Linie m3 angegeben.
Der ausgedehnte Raum 543 ist durch den Zwischenabschnitt 525 und den Verbindungsabschnitt 527 ausgebildet. Der ausgedehnte Raum 543 hat eine Trapezform im Längsschnitt des Verdichters und ist ringförmig entlang dem gesamten Umfang des zylindrischen Abschnitts 521 ausgebildet. Schmieröl wird während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl in Richtung auf den ausgedehnten Raum 543 bewegt und in diesem gesammelt. In den 3 und 4 ist die Grenze zwischen dem ausgedehnten Raum 543 und dem Hauptraum 541 durch eine horizontale gestrichelte Linie n3 angegeben.
Die Abmessungen des ausgedehnten Raums 542 und des ausgedehnten Raums 543 werden auf der Grundlage der Menge des Schmieröls eingestellt, das in der Kurbelkammer 54 gespeichert werden soll. In dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Abmessungen so eingestellt, dass der thermische Einfluss durch Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl vernachlässigbar ist. Die Abmessung des ausgedehnten Raums 542 wird ebenso in Abhängigkeit von anderen verschiedenartigen Faktoren eingestellt, wie z. B. der Abmessungen des Innendurchmessers D2 und der Länge der inneren Umfangsfläche 523A in der axialen Richtung der Drehwelle 15. Die Abmessung des ausgedehnten Raums 543 wird ebenso in Abhängigkeit von solchen Faktoren, wie den Abmessungen des Zwischenabschnitts 525 und des Verbindungsabschnitts 527 eingestellt.
Der Bodenabschnitt 524 hat an seiner Mitte ein Wellenloch 52A, durch das die Drehwelle 15 eingesteckt ist. Das Dichtungselement 34 ist vor dem Radiallager 31 in dem Wellenloch 52A vorgesehen und steht in engem Kontakt an seiner Dichtfläche mit der äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 15.
Der Bodenabschnitt 524 hat eine vordere Innenwand 524A, die senkrecht zu der Achse der Drehwelle 15 ausgebildet ist. Das Drucklager 21 ist an der vorderen Innenwand 524A in der Nähe des Wellenlochs 52A montiert und gestattet, dass die Schleppplatte 16 sich relativ zu den Bodenabschnitt 524 dreht. Die vordere Innenwand 524A ist mit einer Vielzahl von Vertiefungen 55 ausgebildet, die sich von ihrer Mitte radial erstrecken.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Vertiefungen 55 in dem Bodenabschnitt 524 ausgebildet, wie in 5 gezeigt ist. Das radial äußere Ende von jeder Vertiefung 55 ist in der Nähe des Verbindungsabschnitts 527 gelegen, während das radial innere Ende von jeder Vertiefung 55 in der Nähe des Drucklagers 21 gelegen ist. Die Vertiefung 55 gestattet, dass das Schmieröl zu dem Drucklager 21 von dem radial äußeren Bereich der Kurbelkammer 54 angrenzend an den Bodenabschnitt 524 zugeführt wird, wenn die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird. Es ist vorzuziehen, dass der Verdichter horizontal an einem Fahrzeug montiert wird, sodass die Vertiefungen 55 oberhalb der Achse der Drehwelle 15 gelegen sind. Dadurch wird das Schmieröl problemlos in Richtung auf die Drehwelle 15 von dem radial äußeren Bereich der Kurbelkammer 54 bewegt.
Der Bodenabschnitt 524 des vorderen Gehäuses 52 hat einen darin liegenden Öldurchgang 56, der mit einer der Vertiefungen 55 an der Mitte und ebenso mit dem Wellenloch 52A in Verbindung steht. Das Schmieröl wird durch den Öldurchgang 56 zu dem Dichtungselement 34 und dem Radiallager 31 in dem Wellenloch 52A zum Kühlen des Dichtungselements 34 und zum Schmieren des Radiallagers 31 zugeführt. Der Öldurchgang 56 ist an einem Ende mit der Vertiefung 55 und an dem anderen Ende mit dem Wellenloch 52A zwischen dem Dichtungselement 34 und dem Radiallager 31 verbunden. Daher wird ein Teil des Schmieröls, das durch die Vertiefung 55 und den Öldurchgang 56 strömt, zur Schmierung des Drucklagers 21 verwendet. Der Rest des Schmieröls wird zum Kühlen des Dichtungselements 34 und zum Schmieren des Radiallagers 31 verwendet.
Im Folgenden wird der Betrieb des Verdichters des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wenn die Taumelscheibe 17 mit der Drehwelle 15 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, wird das Schmieröl in der Kurbelkammer 54 durch die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt. Obwohl das Schmieröl die Tendenz hat, durch die Schwerkraft an dem Boden der Kurbelkammer 54 zu verbleiben, wird das Schmieröl über die innere Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 521 durch die sich drehende Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 verspritzt.
Während der Verdichter mit einer hohen Drehzahl betrieben wird, wird eine große Menge Schmieröl verspritzt und strömt dann entlang der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 521. Während eines derartigen Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl strömt daher nur eine geringe Menge Schmieröl um die Drehwelle 15 aufgrund der Zentrifugalkraft der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16. Während nämlich die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, ist die Menge des Schmieröls, das in der Umgebung der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 521 strömt, größer als die Menge des Schmieröls, das um die Drehwelle 15 strömt.
Das Schmieröl wird in dem Bereich R des zylindrischen Abschnitts 521 während des Betriebs des Verdichters mit maximaler Verdrängung und mit hoher Drehzahl gesammelt. Die innere Umfangsfläche 525A des Zwischenabschnitts 525 ist eine Führungsfläche, die sich graduell in Richtung auf den ausgedehnten Raum 542 erweitert. Daher wird das Schmieröl, das zu der inneren Umfangsfläche 525A der Kurbelkammer 54 verspritzt wird, von dem ausgedehnten Raum 543 in Richtung auf den ausgedehnten Raum 542 entlang der inneren Umfangsfläche 525A unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft der Taumelscheibe 17 bewegt. Die innere Umfangsfläche 525A gestattet nämlich, dass das Schmieröl problemlos von dem ausgedehnten Raum 543 in den ausgedehnten Raum 542 strömt. Als Folge wird die Menge des Schmieröls, das durch die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt wird, verringert und wird die Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 entsprechend verringert.
Wenn die Taumelscheibe 17 mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, besteht die Tendenz, dass das Schmieröl in den ausgedehnten Räumen 542 und 543 sich in die Drehrichtung der Taumelscheibe 17 und der Schleppplatte 16 bewegt. Da die ausgedehnten Räume 542 und 543 ringförmig entlang dem gesamten Umfang des zylindrischen Abschnitts 521 ausgebildet sind, bewegt sich das Schmieröl problemlos in den ausgedehnten Räumen 542 und 543 in der Umfangsrichtung.
Wenn die Menge des Schmieröls in dem ausgedehnten Raum 542 während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl erhöht wird, wird ein Teil des Schmieröls in den ausgedehnten Raum 543 bewegt. Schmieröl, das zu der inneren Umfangsfläche 525A verspritzt wird, wird in Richtung auf den ausgedehnten Raum 542 entlang der inneren Umfangsfläche 525A bewegt. Daher ist die Menge des Kühlmittels, das sich von dem ausgedehnten Raum 542 nach hinten bewegt, sehr gering, und wird der größte Teil des Schmieröls in dem ausgedehnten Raum 542 nach vorn bewegt. Insbesondere wird ein Teil des Schmieröls in dem oberen Bereich der Kurbelkammer 54 von dem ausgedehnten Raum 542 in den ausgedehnten Raum 543 angrenzend an den Verbindungsabschnitt 527 und weitergehend zu den Vertiefungen 55 des Bodenabschnitts 524 bewegt.
Während die Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 mit einer hohen Drehzahl gedreht werden, ist der Druck um die Drehwelle 15 niedriger als der Druck in einem Bereich, der angrenzend an die innere Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 521 ist, wo Schmieröl aufgrund der Zentrifugalkraft gesammelt wird. Daher besteht die Tendenz, dass das Schmieröl in der Vertiefung 55 sich in Richtung auf die Drehwelle 15 bewegt, wo der Druck niedriger ist. Das Drucklager 21 wird durch Schmieröl geschmiert, das durch die Vertiefungen 55 strömt, die nicht in Verbindung mit dem Öldurchgang 56 stehen. Ein Teil des Schmieröls, das durch die Vertiefungen 55 strömt, wird in das Wellenloch 52A durch den Öldurchgang 56 eingeführt und schmiert das Radiallager 31 und kühlt ebenso das Dichtungselement 34. Das Schmieröl in dem Wellenloch 52A wird dann zu der Kurbelkammer 54 durch das Radiallager 31 zurückgeführt.
Der Verdichter des dritten Ausführungsbeispiels bietet die folgenden Vorteile:

(8) Da das Schmieröl in den ausgedehnten Raum 542 in der Kurbelkammer 54 bewegt wird, wird die Menge des Schmieröls, das durch die sich drehende Taumelscheibe 17 und die Schleppplatte 16 gerührt wird, im Vergleich mit einem Fall verringert, in dem kein solcher ausgedehnter Raum vorgesehen ist. Daher wird Reibung zwischen dem Schmieröl und der Taumelscheibe 17 sowie der Schleppplatte 16 verringert, was zur Folge hat, dass eine Erhöhung der Temperatur des Verdichters während des Betriebs mit hoher Drehzahl verhindert wird.
(9) Da das Schmieröl problemlos in Richtung auf den ausgedehnten Raum 542 von dem ausgedehnten Raum 543 entlang der inneren Umfangsfläche 525A bewegt wird, wird das Schmieröl in dem ausgedehnten Raum 552 effektiver als in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels gesammelt.
(10) Da das Schmieröl von dem ausgedehnten Raum 542 in Richtung auf den Bodenabschnitt 524 entlang der inneren Umfangsfläche 527A des Verbindungsabschnitts 527 bewegt wird, wird das Schmieröl in dem oberen Bereich der Kurbelkammer 54 angrenzend an den Bodenabschnitt 524 problemlos in die Vertiefungen 55 bewegt.
(11) Die Vertiefungen 55, die in der vorderen Innenwand 524A des Bodenabschnitts 524 des vorderen Gehäuses 52 ausgebildet sind, vereinfachen die Zufuhr des Schmieröls zu dem Drucklager 21. Zusätzlich hat der Bodenabschnitt 524 darin den Öldurchgang 56, durch den das Schmieröl in das Wellenloch 52A eingeführt werden kann, um das Dichtungselement 34A in dem Wellenloch 52A zu kühlen. Ferner hilft die Vertiefung 55, die mit dem Öldurchgang 56 verbunden ist, das Schmieröl zu dem Wellenloch 52A problemloser zuzuführen.

Die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele können verschiedenartig abgewandelt werden, wie nachstehend beispielhaft dargestellt ist.
Obwohl die Taumelscheibenverdichter des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels die ausgedehnten Räume 142, 442 und die ausgedehnten Räume 143, 443 haben, können auch nur die ausgedehnten Räume 142, 442 in dem Verdichter vorgesehen werden.
Die Formen der ausgedehnten Räume 143, 443 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben und gezeigt sind. Die ausgedehnten Räume 143, 443 können auf jedem Weg vorgesehen werden, solange die Kurbelkammern 14, 44 einen Raum haben, der zumindest in der axialen Richtung der Drehwelle 15 ausgedehnt ist und an einer Position gelegen ist, die angrenzend an den radial äußeren Abschnitt der Bodenabschnitte 124, 424 ist, sodass ein Teil des Schmieröls in den Kurbelkammern 14, 44 in dem Raum während des Betriebs des Verdichters mit hoher Drehzahl aufgenommen wird.
Der Verdichter in jedem der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele ist ein Taumelscheibenverdichter, bei dem der äußere Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 17 mit dem Kolben 23 durch die Gleitstücke 24 gekoppelt ist, aber der Verdichter kann ein Schwenkscheibenverdichter sein. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung bei einem Taumelscheibenverdichter mit feststehender Verdrängung verwendet werden, bei dem der Neigungswinkel der Taumelscheibe fixiert ist.
In jedem Ausführungsbeispiel haben die vorderen Gehäuse 12, 42, 52 die Basisabschnitte 122, 422, 522, die mit dem Zylinderblock 11 verbunden sind. Alternativ kann der Zylinderblock 11 den Basisabschnitt haben, der mit den ausgedehnten Abschnitten 123, 423, 523 der vorderen Gehäuse 12, 42, 52 und dem Zwischenabschnitt 525 des vorderen Gehäuses 52 verbunden ist.
In dem dritten Ausführungsbeispiel hat der ausgedehnte Abschnitt 523 des vorderen Gehäuses 52 den Verbindungsabschnitt 527, der mit dem Bodenabschnitt 524 verbunden ist, aber ist der Verbindungsabschnitt 527 bei dem vorderen Gehäuse 52 entbehrlich. Ein solches vorderes Gehäuse kann beispielsweise durch Erweitern des vorderen Endes des ausgedehnten Abschnitts 523 nach vorne und Verbinden eines derartigen erweiterten vorderen Endes mit dem äußeren Umfangsabschnitt des Bodenabschnitts 524 vorgesehen werden.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die innere Umfangsfläche 525A in Richtung auf den ausgedehnten Abschnitt 523 ausgedehnt und ist die innere Umfangsfläche 527A in Richtung auf den Bodenabschnitt 524 abgeschrägt, wobei diese jeweils einen linearen Gradienten oder einen konstanten Gradienten haben.
Alternativ können die inneren Umfangsflächen 525A und 527A einen nicht konstanten Gradienten haben. Beispielsweise kann die innere Umfangsfläche 525A einen unterschiedlichen Gradienten zwischen der Fläche, die angrenzend an den Basisabschnitt 522 gelegen ist, und der Fläche haben, die angrenzend an die innere Umfangsfläche 523A gelegen ist.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als darstellend und nicht als beschränkend zu betrachten und ist die Erfindung nicht auf die Details zu beschränken, die hier angegeben sind, sondern kann diese innerhalb des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
Somit weist der Verdichter ein Gehäuse auf, in dem eine Kurbelkammer und Zylinderbohrungen, Kolben, eine Drehwelle und eine Taumelscheibe ausgebildet sind. Das Gehäuse weist einen zylindrischen Abschnitt und einen Bodenabschnitt auf. Die Taumelscheibe weist einen ersten Abschnitt, um zu gestatten, dass der Kolben an einem oberen Totpunkt liegt, und einen zweiten Abschnitt auf, um zu gestatten, dass der Kolben an einem unteren Totpunkt liegt. Der zylindrische Abschnitt weist einen Basisabschnitt und einen ausgedehnten Abschnitt auf, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt. Der Basisabschnitt hat einen ersten Innendurchmesser. Der ausgedehnte Abschnitt hat einen zweiten Innendurchmesser, der größer als der erste Innendurchmesser ist, um dadurch einen ersten ausgedehnten Raum in der Kurbelkammer auszubilden. Der erste ausgedehnte Raum ist ringförmig entlang dem Umfang des zylindrischen Abschnitts ausgebildet und zwischen dem Bodenabschnitt des Gehäuses und dem zweiten Abschnitt der Taumelscheibe bei Betrachtung in einer axialen Richtung gelegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2001-123942 [0003, 0004]

Claims

Taumelscheibenverdichter mit: einem Gehäuse, in dem eine Kurbelkammer und eine Vielzahl von Zylinderbohrungen ausgebildet sind; einer Vielzahl von Kolben, die in der entsprechenden Zylinderbohrung hin- und herlaufen; einer Drehwelle, die sich durch die Kurbelkammer erstreckt; und einer Taumelscheibe, die in der Kurbelkammer untergebracht ist, wobei die Taumelscheibe sich mit der Drehwelle dreht und die Drehung der Drehwelle in den Hin- und Herlauf des Kolbens umwandelt, wobei das Gehäuse einen zylindrischen Abschnitt, der die Taumelscheibe umgibt, und einen Bodenabschnitt aufweist, der ein Ende des zylindrischen Abschnitts schließt, und die Taumelscheibe an ihrem äußeren Umfang einen ersten Abschnitt, um zu gestatten, dass der Kolben an einem oberen Totpunkt liegt, und einen zweiten Abschnitt aufweist, um zu gestatten, dass der Kolben an einem unteren Totpunkt liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt des Gehäuses einen Basisabschnitt und einen ausgedehnten Abschnitt aufweist, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, wobei der Basisabschnitt einen ersten Innendurchmesser hat, der ausgedehnte Abschnitt einen zweiten Innendurchmesser hat, der größer als der erste Innendurchmesser ist, um dadurch einen ersten ausgedehnten Raum in der Kurbelkammer auszubilden, und wobei der erste ausgedehnte Raum ringförmig entlang dem Umfang des zylindrischen Abschnitts ausgebildet ist und zwischen dem Bodenabschnitt des Gehäuses und dem zweiten Abschnitt der Taumelscheibe bei Betrachtung in einer axialen Richtung gelegen ist.
Taumelscheibenverdichter gemäß Anspruch 1, wobei der Bodenabschnitt des Gehäuses einen zweiten ausgedehnten Raum in der Kurbelkammer ausbildet und der zweite ausgedehnte Raum in einem radial äußeren Bereich des Bodenabschnitts benachbart an den zylindrischen Abschnitt vorgesehen ist und die Kurbelkammer in einer axialen Richtung der Drehwelle ausdehnt.
Taumelscheibenverdichter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zylindrische Abschnitt des Gehäuses einen Zwischenabschnitt aufweist, der axial zwischen dem Basisabschnitt und dem ausgedehnten Abschnitt gelegen ist, und wobei eine innere Umfangsfläche des Zwischenabschnitts graduell in Richtung auf den ausgedehnten Abschnitt ausgedehnt ist.
Taumelscheibenverdichter gemäß Anspruch 3, wobei der zylindrische Abschnitt des Gehäuses einen Verbindungsabschnitt aufweist, der axial zwischen dem ausgedehnten Abschnitt und dem Bodenabschnitt gelegen ist, und wobei eine innere Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts in Richtung auf den Bodenabschnitt abgeschrägt ist.
Taumelscheibenverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bodenabschnitt des Gehäuses eine Innenwand hat, die senkrecht zu einer Achse der Drehwelle ausgebildet ist, ein Drucklager an der Innenwand montiert ist und eine Vertiefung, die sich von einem Rand der Innenwand zu dem Drucklager erstreckt, in der Innenwand ausgebildet ist.
Taumelscheibenverdichter gemäß Anspruch 5, wobei der Bodenabschnitt des Gehäuses ein Wellenloch hat, durch das die Drehwelle eingesteckt ist, ein Dichtungselement in dem Wellenloch vorgesehen ist, um eine Leckage von Kühlmittelgas aus der Kurbelkammer durch das Wellenloch zu verhindern, und ein Öldurchgang in dem Bodenabschnitt zum Zuführen von Schmieröl von der Innenwand zu dem Wellenloch ausgebildet ist.
Taumelscheibenverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Neigungswinkel der Taumelscheibe zum Ändern der Verdrängung des Verdichters variabel ist.