DE102016119319A1

DE102016119319A1 - Taumelscheibenkompressor

Info

Publication number: DE102016119319A1
Application number: DE102016119319.4A
Authority: DE
Inventors: Ryo Matsubara; Tetsuhiko Fukanuma; Eiji Tokunaga; Yoshio Kimoto
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-04-27
Also published as: JP2017075544A

Abstract

Ein Taumelscheibenkompressor hat ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Taumelscheibenkammer, und einen Zylinderblock mit einer darin befindlichen Vielzahl an Zylinderbohrungen. Der Kompressor hat des Weiteren einen Drehkörper mit einer Drehwelle und eine Taumelscheibe, eine Vielzahl an Kolben und einen Umwandlungsmechanismus. Der Kompressor hat eine mechanische Dichtung, um zu verhindern, dass ein Kühlmittel aus dem Gehäuse austritt. Die mechanische Dichtung hat einen ortsfesten Ring und einen Drehring, die Gleitflächen für eine Gleitbewegung zwischen ihnen haben. Eine Vielzahl an Poren ist in zumindest einer der Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehring ausgebildet und daran angepasst, ein mit dem Kühlmittel strömendes Schmieröl zu halten. Das Gehäuse hat einen ersten Stützabschnitt, der ein Ende des Drehkörpers direkt drehbar stützt, und einen zweiten Stützabschnitt, der das andere Ende des Drehkörpers direkt drehbar stützt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor (einen Kolbenkompressor der Taumelscheibenart).
Ein Taumelscheibenkompressor hat ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Taumelscheibenkammer, und einen Zylinderblock mit einer darin befindlichen Vielzahl an Zylinderbohrungen. Eine Drehwelle ist in dem Gehäuse montiert und an ihren entgegengesetzten Enden beispielsweise über Ebenenlager (Gleitlager) in dem Gehäuse drehbar gestützt. In der Taumelscheibenkammer befindet sich eine Taumelscheibe, die durch die Drehkraft von der Drehwelle drehbar ist. Ein Kolben ist in jeder Zylinderbohrung hin- und hergehend beweglich untergebracht und mit der Taumelscheibe an seinem Außenumfang über ein Paar an Schuhen verbunden. Die Drehung der Taumelscheibe wird in eine lineare hin- und hergehende Bewegung des Kolbens mittels der in Paaren vorgesehenen Schuhe umgewandelt. Durch die Bewegung des Kolbens vom oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt wird Kühlmittelgas von der Saugkammer zu der Zylinderbohrung angesaugt. Durch die Bewegung des Kolbens von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt wird andererseits Kühlmittelgas in der Zylinderbohrung auf einen spezifizierten Druck komprimiert und dann in die Abgabekammer abgegeben.
Ein Ende der Drehwelle ragt von dem Gehäuse vor und ist mit einer externen Antriebsquelle über einen Antriebskraftübertragungsmechanismus wie beispielsweise ein Mechanismus aus einem Riemen und einer Riemenscheibe verbunden. In diesem Taumelscheibenkompressor ist eine Wellenabdichtvorrichtung zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle so vorgesehen, dass eine Leckage des Kühlmittelgases aus dem Gehäuse heraus verhindert wird.
Als die Wellenabdichtvorrichtung kann eine Lippendichtung zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle angeordnet sein. In diesem Fall dreht sich jedoch die Drehwelle in einem Gleitkontakt mit der Lippendichtung, was eine glatte (d. h. sanfte) Drehung der Drehwelle aufgrund des Gleitreibungswiderstandes zwischen der Drehwelle und der Lippendichtung verhindern kann, und das Abdichtvermögen der Lippendichtung kann aufgrund eines Verschleißes der Lippendichtung reduziert werden. Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP H02-55273 offenbart eine mechanische Dichtung, die als eine Wellenabdichtvorrichtung angewendet werden kann.
Die mechanische Dichtung des vorstehend aufgeführten veröffentlichten Dokuments hat einen ortsfesten Ring und einen Drehring. Als eine allgemeine mechanische Dichtung kann der ortsfeste Ring um die Drehwelle mit eine spezifizierten Zwischenraum angeordnet sein, der von dem Außenumfang der Drehwelle aus ausgebildet ist. Der Drehring kann in einer zugewandten Beziehung zu dem ortsfesten Ring und näher zu der Taumelscheibenkammer als der ortsfeste Ring in der axialen Richtung der Drehwelle angeordnet sein und kann mit der Drehwelle drehbar sein. Ein erstes Abdichtelement kann zwischen der Außenumfangsfläche des ortsfesten Rings und dem Gehäuse angeordnet sein, um zwischen ihnen abzudichten. Ein zweites Abdichtelement kann zwischen der Innenumfangsfläche des Drehrings und der Drehwelle angeordnet sein, um zwischen ihnen abzudichten. Der Drehring kann zu dem ortsfesten Ring durch ein Drängelement gedrängt werden. Die Fläche des ortsfesten Rings, die zu dem Drehring gewandt ist, und die Fläche des Drehrings, die zu dem ortsfesten Ring gewandt ist, können Gleitflächen ausbilden für eine Relativgleitbewegung.
Eine Vielzahl an Poren ist in zumindest einer der Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehrings in dem vorstehend erwähnten veröffentlichten Dokument ausgebildet. Indem Schmieröl in den Poren gehalten wird, wird ein Ölfilm ausgebildet und in einem Raum zwischen den Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehrings so gehalten, dass das Abdichten zwischen ihnen sichergestellt wird. Folglich verhindert, wenn eine derartige mechanische Dichtung in einem Taumelscheibenkompressor angewendet wird, die mechanische Dichtung, dass Kühlmittelgas in der Taumelscheibenkammer zwischen die Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehrings hindurch tritt und aus dem Gehäuse durch die Innenumfangsfläche des ortsfesten Rings und die Außenumfangsfläche der Drehwelle austritt.
In dem Taumelscheibenkompressor sind Zwischenräume zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle in radialer Richtung der Drehwelle ausgebildet, genauer gesagt an zwei Orten, das heißt einer zwischen der Drehwelle und dem Ebenenlager und der andere zwischen dem Ebenenlager und dem Gehäuse, jeweils aufgrund der Maßtoleranzen der Drehwelle, des Gehäuses und des Ebenenlagers. Wenn derartige Zwischenräume groß sind, wird eine unregelmäßige Drehung, wie beispielsweise eine Wirbelbewegung, der Drehwelle mit Leichtigkeit verursacht durch das Aufbringen einer Kompressionsreaktionskraft von dem Kolben zu der Taumelscheibe. Eine starke Wirbelbewegung der Drehwelle bewirkt, dass die Achse des Drehrings aus der Ausrichtung relativ zu der Achse des ortsfesten Rings herausgebracht wird, so dass die Position der Gleitflächen des Drehrings und des ortsfesten Rings relativ zueinander in der radialen Richtung der Drehwelle nicht beibehalten werden können. Der Ölfilm kann nicht mit Leichtigkeit zwischen den Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehrings verbleiben, und folglich kann sich das Abdichten zwischen den Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehrings verschlechtern.
Die vorliegende Erfindung, die im Lichte der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden ist, ist darauf gerichtet, einen Taumelscheibenkompressor zu schaffen, der ein effektives Abdichten zwischen Gleitflächen eines ortsfesten Rings und eines Drehrings vorsehen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Taumelscheibenkompressor geschaffen, der ein Gehäuse hat, in dem eine Taumelscheibenkammer vorgesehen ist, und einen Zylinderblock hat, in dem eine Vielzahl an Zylinderbohrungen vorgesehen ist. Der Kompressor hat des Weiteren einen Drehkörper, der eine Drehwelle hat und in dem Gehäuse angeordnet ist, eine Taumelscheibe, die in der Taumelscheibenkammer angeordnet ist und durch eine Drehkraft von der Drehwelle gedreht wird, eine Vielzahl an Kolben, die mit der Taumelscheibe verbunden sind und hin- und hergehend beweglich in den jeweiligen Zylinderbohrungen aufgenommen sind, und einen Umwandlungsmechanismus, der die Drehung der Taumelscheibe in eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben umwandelt. Der Kompressor hat eine mechanische Dichtung, die zwischen dem Gehäuse und der Drehwelle so angeordnet ist, dass verhindert wird, dass ein Kühlmittel aus dem Gehäuse austritt. Die mechanische Dichtung hat einen ortsfesten Ring, durch den die Drehwelle eingeführt ist. Die mechanische Dichtung hat des Weiteren einen Drehring, der mit der Drehwelle drehbar ist, wobei er so angeordnet ist, dass er dem ortsfesten Ring zugewandt ist. Der ortsfeste Ring hat eine Endfläche und der Drehring hat eine Endfläche, die der Endfläche des ortsfesten Rings zugewandt ist. Der Drehring ist gegenüber dem ortsfesten Ring so gleitfähig, dass die Endfläche des ortsfesten Rings und die Endfläche des Drehrings als jeweilige Gleitflächen für eine Gleitbewegung zwischen ihnen dienen. Eine Vielzahl an Poren ist in zumindest entweder der Endfläche der ortsfesten Rings oder der Endfläche des Drehrings ausgebildet. Die Poren sind daran angepasst, dass sie ein mit dem Schmiermittel strömendes Schmieröl halten. Das Gehäuse hat einen ersten Stützabschnitt, der ein Ende des Drehkörpers in einer axialen Richtung der Drehwelle direkt drehbar stützt, und einen zweiten Stützabschnitt, der das andere Ende des Drehkörpers in der der axialen Richtung der Drehwelle direkt drehbar stützt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Verdrängung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine ausschnittartige vergrößerte Ansicht einer mechanischen Dichtung des Kompressors von 1.
Die 3A und 3B zeigen vergrößerte Querschnittsansichten eines ersten Stützelementes und eines zweiten Stützelementes jeweils des Kompressors von 1.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend ist ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Der Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung (nachstehend als Kompressor bezeichnet) ist in einem Fahrzeug montiert und wird für eine Fahrzeugklimaanlage verwendet.
In 1 ist ein Kompressor 10 gezeigt, der ein Gehäuse 11 hat. Das Gehäuse 11 hat einen Zylinderblock 12, ein vorderes Gehäuseelement 13, das mit einem Ende oder dem vorderen Ende des Zylinderblocks 12 verbunden ist, und ein hinteres Gehäuseelement 15, das mit dem anderen Ende oder dem hinteren Ende des Zylinderblocks 12 über eine Ventilplattenbaugruppe 14 verbunden ist. Das Gehäuse 11 hat in ihm eine Taumelscheibenkammer 16, die durch den Zylinderblock 12 und das erste Gehäuseelement 13 definiert ist und sich zwischen dem Zylinderblock 12 und dem ersten Gehäuseelement 13 befindet. Eine Drehwelle 17 ist in dem Gehäuse 11 angeordnet. Eine Anschlagplatte (Ösenplatte) 18 ist an der Drehwelle 17 montiert für eine Drehung mit dieser in der Taumelscheibenkammer 16. Die Drehwelle 17 und die Anschlagplatte 18 arbeiten zusammen, um einen Drehkörper 170 auszubilden, der in dem Gehäuse 11 angeordnet ist.
Das vordere Gehäuseelement 13 hat an seiner Vorderseite ein Wellenloch 13A. Ein Ende der Drehwelle 17 erstreckt sich durch das Wellenloch 13A und ragt von dem vorderen Gehäuseelement 13 heraus für eine Verbindung mit einem Verbrennungsmotor E eines Fahrzeugs (externe Antriebsquelle) über einen Kraftübertragungsmechanismus PT. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftübertragungsmechanismus PT durch einen kupplungsfreien Mechanismus wie beispielsweise ein Mechanismus aus einer Riemenscheibe und einem Riemen ausgebildet, der eine Kombination aus einer Riemenscheibe und einem Riemen ist und konstant eine Antriebskraft überträgt.
Eine Taumelscheibe 19 ist an der Drehwelle 17 montiert und in der Taumelscheibenkammer 16 angeordnet. Die Taumelscheibe 19 ist durch eine Drehkraft von der Drehwelle 17 drehbar und in Bezug auf eine gedachte Ebene neigbar, die sich senkrecht zu der Drehachse L der Drehwelle 17 erstreckt. Die Taumelscheibe 19 ist durch die Drehwelle 17 in der Taumelscheibenkammer 16 axial gleitfähig gestützt. Eine Feder 20 ist zwischen der Anschlagplatte 18 und der Taumelscheibe 19 so angeordnet, dass sie die Taumelscheibe 19 drängt, um ihren Neigungswinkel in Bezug auf die gedachte Ebene zu verringern, die sich senkrecht zu der Drehachse L der Drehwelle 17 erstreckt. Außerdem ist ein Scharniermechanismus 21 zwischen der Anschlagplatte 18 und der Taumelscheibe 19 angeordnet. Resultierend aus der Drängkraft der Feder 20, der Verbindung der Taumelscheibe 19 und der Anschlagplatte 18 über den Scharniermechanismus 21 und dem Abstützen durch die Drehwelle 17 ist die Taumelscheibe 19 mit der Anschlagplatte 18 und der Drehwelle 17 synchron drehbar und in Bezug auf die Drehwelle 17 neigbar, während sie in der axialen Richtung der Drehwelle 17 gleitet.
Der Zylinderblock 12 hat in ihm eine Vielzahl an Zylinderbohrungen 12A (lediglich eine Zylinderbohrung 12A ist in 1 gezeigt), die sich axial durch den Zylinderblock 12 erstreckend angeordnet sind und um die Drehwelle 17 herum winklig beabstandet sind. Eine Vielzahl an Kolben 22 sind in jeweiligen Zylinderbohrungen 12A hin- und hergehend beweglich aufgenommen. Die entgegengesetzten Enden jeder Zylinderbohrung 12A sind durch die Ventilplattenbaugruppe 14 und den Kolben 22 jeweils verschlossen, um dadurch eine Kompressionskammer 23 auszubilden, dessen Volumen mit der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 22 in der Zylinderbohrung 12A variabel ist. Jeder Kolben 22 ist an seinem vorderen Ende mit dem Außenumfangsabschnitt der Taumelscheibe 19 über ein Paar an Schuhen 24 verbunden, sodass die Drehung der Taumelscheibe 19, die durch die Drehwelle 17 verursacht wird, in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 22 in der Zylinderbohrung 12A durch das Paar an Schuhen 24 umgewandelt wird. Das Paar an Schuhen 24 entspricht dem Umwandlungsmechanismus, der die Drehung der Taumelscheibe 19 in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 22 umwandelt.
Eine ringartige Abgabekammer 25 ist durch das hintere Gehäuseelement 15 und die Ventilplattenbaugruppe 14 in dem hinteren Gehäuseelement 15 definiert, und eine Saugkammer 26 ist in dem hinteren Gehäuseelement 15 radial innerhalb der Abgabekammer 25 definiert. Die Ventilplattenbaugruppe 14 hat in ihr ausgebildet eine Abgabeöffnung 25H, durch die die Zylinderbohrung 12A mit der Abgabekammer 25 kommunizieren kann, und ein Abgabeventil 25V, das die Abgabeöffnung 25H öffnet und schließt. Die Ventilplattenbaugruppe 14 hat in ihr ausgebildet eine Saugöffnung 26H, durch die die Zylinderbohrung 12A mit der Saugkammer 26 kommunizieren kann, und ein Saugventil 26V, das die Saugöffnung 26H öffnet und schließt.
Mit der Bewegung des Kolbens 22 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt wird in der Saugkammer 26 befindliches Kühlmittelgas (Kohlendioxid in der vorliegenden Erfindung) in die Zylinderbohrung 12A durch die Saugöffnung 26H und des Saugventils 26V angesaugt. Durch die Bewegung des Kolbens 22 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt wird in der Zylinderbohrung 12A befindliches Kühlmittelgas auf einen spezifizierten Druck komprimiert, der das Abgabeventil 25V durch die Abgabeöffnung 25H aufdrückt, und es wird in die Abgabekammer 25 abgegeben. Die Saugkammer 26 und die Abgabekammer 25 entsprechen jeweils dem Saugdruckbereich und dem Abgabedruckbereich des Kompressors.
Das hintere Gehäuseelement 15 hat durch dieses hindurchgehend einen Abgabekanal 25A, der mit der Abgabekammer 25 verbunden ist, und einen Saugkanal 26A, der mit der Saugkammer 26 verbunden ist. Der Abgabekanal 25A und der Saugkanal 26A sind durch einen externen Kühlmittelkreislauf 30 verbunden. Der externe Kühlmittelkreislauf 30 hat einen Kondensator 31, der mit dem Abgabekanal 25A verbunden ist, ein Expansionsventil 32, das mit dem Kondensator 31 verbunden ist, und einen Verdampfer 33, der mit dem Expansionsventil 32 verbunden ist. Der Saugkanal 26A ist mit dem Verdampfer 33 verbunden. Der Kompressor 10, der Kondensator 31, das Expansionsventil 32 und der Verdampfer 33 bilden einen Kühlmittelzirkulationskreislauf oder einen Kühlmittelkreislauf in der Fahrzeugklimaanlage.
Die Taumelscheibenkammer 16 und die Saugkammer 26 sind durch einen Auslasskanal 35 verbunden, der sich durch den Zylinderblock 12 und die Ventilplattenbaugruppe 14 erstreckt. Der Auslasskanal 35 hat eine Drossel. Die Abgabekammer 25 und die Taumelscheibenkammer 16 sind durch einen Zuführkanal 36 verbunden, der sich durch das hintere Gehäuseelement 15, die Ventilplattenbaugruppe 14 und den Zylinderblock 12 erstreckt. Ein elektromagnetisches Verdrängungssteuerventil 37 ist in dem Zuführkanal 36 vorgesehen und in dem hinteren Gehäuseelement 15 angeordnet. Die Öffnung des Verdrängungssteuerventils 37 wird gemäß dem Saugdruck des Kühlmittelgases gesteuert, das von der Saugkammer 26 zu dem Verdrängungssteuerventil 37 geliefert wird.
Wenn die Klimaanlage ausgeschaltet ist und das Verdrängungssteuerventil 37 des Kompressors 10 entregt ist, ist demgemäß der Zuführkanal 36 durch das Verdrängungssteuerventil 37 geöffnet. Ein Teil des Kühlmittelgases in der Abgabekammer 25 wird zu der Taumelscheibenkammer 16 über den Zuführkanal 36 zugeführt, und der Druck in der Taumelscheibenkammer 16 wird nahe zu dem Druck in der Abgabekammer 25. Somit wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 19 dadurch verringert, um den Hub des Kolbens 22 zu reduzieren, was dazu führt, dass die Verdrängung des Kompressors 10 verringert wird.
Wenn die Klimaanlage eingeschaltet wird und das Verdrängungssteuerventil 37 angeregt wird, wird der Zuführkanal 36 durch das Verdrängungssteuerventil 37 geschlossen. Somit wird das Zuführen des Kühlmittelgases von der Abgabekammer 25 zu der Taumelscheibenkammer 16 durch den Zuführkanal 36 angehalten, und das Kühlmittelgas in der Taumelscheibenkammer 16 wird durch den Auslasskanal 35 in die Saugkammer 26 abgegeben, sodass der Druck in der Taumelscheibenkammer 16 nahe zu dem Druck in der Saugkammer 26 wird. Als ein Ergebnis wird die Neigung der Taumelscheibe 19 dadurch erhöht, um den Hub des Kolbens 22 zu erhöhen, was dazu führt, dass die Verdrängung des Kompressors 10 zunimmt.
In dieser Weise dient die Taumelscheibenkammer 16 als eine Drucksteuerkammer, die den Neigungswinkel der Taumelscheibe 19 ändert. In dem Kompressor 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Verdrängungssteuerventil 37 in dem Zuführkanal 36 angeordnet, um das Zuführen des Kühlmittelgases von der Abgabekammer 25 durch den Zuführkanal 36 zu der Taumelscheibenkammer 16 zu steuern, indem die Öffnung des Verdrängungssteuerventils 37 gesteuert wird. Dadurch wird der Druck in der Taumelscheibenkammer 16 gesteuert. Anders ausgedrückt wird eine sogenannte einlassseitige Steuerung, bei der das Kühlmittelgas, das in die Taumelscheibenkammer zu liefern ist, gesteuert wird, in dem Kompressor 10 ausgeführt.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist eine mechanische Dichtung 40 zwischen dem vorderen Gehäuseelement 13 und der Drehwelle 17 in dem Wellenloch 13A so angeordnet, dass verhindert wird, dass Kühlmittelgas aus dem Gehäuse 11 durch das Wellenloch 13A austritt. Die mechanische Dichtung 40 hat einen ortsfesten Ring 41 und einen Drehring 42, durch den die Drehwelle 17 eingeführt ist. Der ortsfeste Ring 41 ist so angeordnet, dass er die Drehwelle 17 umgibt mit einem vorbestimmten Zwischenraum (Spalt oder Spiel), der zwischen der Innenumfangsfläche des ortsfesten Rings 41 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 ausgebildet ist. Der Drehring 42 ist an der Drehwelle 17 an einer Position montiert, die näher zu der Taumelscheibenkammer 16 als der ortsfeste Ring 41 in der axialen Richtung ist, und zwar ist er so montiert, das er sich einstückig mit der Drehwelle 17 dreht, während er dem ortsfesten Ring 41 zugewandt ist.
Das Wellenloch 13A hat einen ringartigen vertieften Abschnitt 13B, in dem der ortsfeste Ring 41 angeordnet ist. Eine ringartige Montagenut 13C ist in der Innenumfangsfläche des vertieften Abschnittes 13B ausgebildet, und ein erstes Abdichtelement 43, das ein Abdichten zwischen der Außenumfangsfläche des ortsfesten Rings 41 und dem vorderen Gehäuseelement 13 vorsieht, ist in der Montagenut 12C angeordnet. Ein zweites Abdichtelement 44 ist zwischen der Innenumfangsfläche des Drehrings 42 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 angeordnet, um zwischen ihnen abzudichten. Der Drehring 42 ist an der Drehwelle 17 über das zweite Abdichtelement 44 axial beweglich.
Ein ringartiges Haltergehäuse 45, das aus Metall hergestellt ist, ist an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 näher zu der Taumelscheibenkammer 16 als der ortsfeste Ring 41 montiert. Das Haltergehäuse 45 hat einen Fixierabschnitt 45A, das eine Scheibenform hat und an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 fixiert ist, und einen Ersteckungsabschnitt 45B, der sich zylindrisch von dem Außenumfangsrand des Fixierabschnittes 45A so erstreckt, dass er den Außenumfang des Drehrings 42 bedeckt. Da die Innenumfangsfläche des Fixierabschnittes 45A an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 fixiert ist, ist das Haltergehäuse 45 drehbar einstückig mit der Drehwelle 17.
Das vordere Ende des Erstreckungsabschnittes 45B ist radial nach innen oder zu dem Drehring 42 gekrümmt, und das vordere Ende des Erstreckungsabschnittes 45B ist in eine Nut 42H eingeführt, die an der Außenumfangsfläche des Drehrings 42 ausgebildet ist. Indem das vordere Ende des Erstreckungsabschnittes 45B des Haltergehäuses 45 somit in der Nut 42H des Drehrings 42 gehalten wird, ist der Drehring 42 drehbar einstückig mit der Drehwelle 17 durch das Haltergehäuse 45.
Ein Drängelement 46 ist zwischen dem Fixierabschnitt 45A des Haltergehäuses 45 und dem Drehring 42 in der axialen Richtung der Drehwelle 17 angeordnet. Das Drängelement 46 drängt den Drehring 46 zu dem ortsfesten Ring 41, sodass der Drehring 42 und der ortsfeste Ring 41 miteinander in Kontakt sind. Der ortsfeste Ring 41 hat eine Endfläche und der Drehring 42 hat eine Endfläche, die der Endfläche des ortsfesten Rings 41 zugewandt ist. Der Drehring 42 ist an dem ortsfesten Ring 41 so gleitfähig, dass die Endfläche des ortsfesten Rings 41 und die Endfläche des Drehrings 42 als jeweilige Gleitflächen 41A, 42A für eine Gleitbewegung zwischen ihnen dienen.
Unter Bezugnahme auf den vergrößerten Ausschnitt in 2, der die Gleitflächen 41A und 42A zeigt, ist eine Vielzahl an Poren 41H in der Gleitfläche 41A des ortsfesten Ringes 41 ausgebildet. Der durchschnittliche Durchmesser der Poren 41H sollte vorzugsweise zwischen 10 und 70 μm festgelegt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der durchschnittliche Durchmesser der Poren 41H ungefähr 40 μm. Außerdem ist die Porosität oder das Flächenverhältnis der Poren 41H zu dem Gesamtflächenbereich der Gleitfläche 41A zwischen 3 und 15% festgelegt. Die Porosität im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt ungefähr 5%. Der ortsfeste Ring 41 und der Drehring 42 sind aus gesinterten Siliciumcarbid hergestellt. Die Oberflächenrauigkeit der Gleitflächen 41A und 42A des ortsfesten Rings 41 und des Drehrings 42 ist bei ungefähr 0,04 μm oder weniger festgelegt, und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Oberflächenrauigkeit ungefähr 0,01 μm.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die Drehwelle 17 in ihr einen ersten in der Welle befindlichen Kanal 17A, der sich in der axialen Richtung der Drehwelle 17 erstreckt, und einen zweiten in der Welle befindlichen Kanal 17B, der sich in der radialen Richtung der Drehwelle 17 erstreckt. Ein Ende des ersten in der Welle befindlichen Kanals 17A ist zu dem zweiten in der Welle befindlichen Kanal 17B offen, und das andere Ende des ersten in der Welle befindlichen Kanals 17A ist an der Endfläche der Drehwelle 17 offen. Der zweite in der Welle befindliche Kanal 17B ist mit dem Wellenloch 13A an einem Bereich verbunden, der näher zu der Taumelscheibenkammer 16 als das Haltergehäuse 45 ist.
Der Zylinderblock 12 hat in ihm ein Mittelloch 12H, das der Ventilplattenbaugruppe so zugewandt ist, dass es an seinem hinteren Ende durch die Ventilplattenbaugruppe 14 geschlossen ist. Das andere Ende der Drehwelle 17 ist in dem Mittenloch 12H angeordnet. Ein zylindrisches Positionierelement 27 ist in dem Mittenloch 12H so angeordnet, dass es die Drehwelle 17 in ihrer axialen Richtung positioniert. Das Positionierelement 27 sitzt im Presssitz an dem Außenumfang der Drehwelle 17 an ihrem anderen Ende. Das Positionierelement 27 hat in ihm einen Innenraum, der in Kommunikation mit dem ersten in der Welle befindlichen Kanal 17A der Drehwelle 17 steht. Die Ventilplattenbaugruppe 14 hat ein Kommunikationsloch 14H, das die Saugkammer 26 und den Innenraum des Positionierelementes 27 verbindet.
Ein Kanal 13D ist so ausgebildet, dass er sich in dem vorderen Gehäuseelement 13 erstreckt. Der Kanal 13D erstreckt sich von einem oberen Bereich der Taumelscheibenkammer 16 in der Richtung der Schwerkraft zu einem Bereich des Wellenlochs 13A, der radial außerhalb des Drehrings 42 ist. Schmieröl, das mit dem Kühlmittelgas fließt und sich an den Boden der Taumelscheibenkammer 16 oder niedriger in der Richtung der Schwerkraft ansammelt, wird durch die Drehung der Taumelscheibe 19 und der Anschlagplatte 18 aufgewirbelt und wird an der Innenfläche des vorderen Gehäuseelementes 13 angeheftet. Derartiges Schmieröl fließt in den Kanal 13D unter dem Einfluss der Schwerkraft und wird zu dem Bereich des Wellenlochs 13A radial außerhalb des Drehrings 42 geliefert.
Unter Bezugnahme auf 2 tritt das in das Wellenloch 13A eingeleitete Schmieröl zwischen die Gleitfläche 41A des ortsfesten Ringes 41 und die Gleitfläche 42A des Drehrings 42 und wird zu der Vielzahl an Poren 41H geleitet. Die Poren 41H sind daran angepasst, das Schmieröl zu halten. Das Schmieröl wird in den Poren 41H gehalten, womit ein Ölfilm 48 in einem Raum 47 zwischen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 ausgebildet wird. Indem der Ölfilm 48 zwischen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 gehalten wird, kann das Abdichten zwischen ihnen sichergestellt werden, wodurch verhindert wird, dass in der Taumelscheibenkammer 16 befindliches Kühlmittelgas aus dem Gehäuse 11 durch den Raum 47 zwischen der Innenumfangsfläche des ortsfesten Rings 41 und der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 austritt.
Wie dies in 3A gezeigt ist, hat die Anschlagplatte 18 einen zylindrischen Wellenaufnahmeabschnitt 18A, der in das Wellenloch 13A von der Taumelscheibenkammer 16 eingeführt wird, und das eine Ende der Drehwelle 17 ist durch den Wellenaufnahmeabschnitt 18A eingeführt. Eine Nut 18B ist an der Innenumfangsfläche der Wellenaufnahmeabschnittes 18A ausgebildet. Die Nut 18B ist an der Endfläche des Wellenaufnahmeabschnittes 18A offen und steht in Kommunikation mit dem zweiten in der Welle befindlichen Kanal 17B, wobei sie der Öffnung des zweiten in der Welle befindlichen Kanals 17B zugewandt ist. Das Wellenloch 13A und der zweite in der Welle befindliche Kanal 17B sind durch die Nut 18B verbunden. Somit kehrt Kühlmittelgas, das durch den Kanal 13D zu dem Wellenloch 13A geliefert wird, zu der Saugkammer 26 durch die Nut 18B, den zweiten in der Welle befindlichen Kanal 17B, den ersten in der Welle befindlichen Kanal 17A, den Innenraum in den Positionierelement 27 und das Kommunikationsloch 14H der Ventilplattenbaugruppe 14 zurück.
Das vordere Gehäuseelement 13 hat einen ersten Stützabschnitt 51 mit einer ringartigen Form, und der Wellenaufnahmeabschnitt 18A der Anschlagplatte 18 ist durch den ersten Stützabschnitt 51 direkt drehbar gestützt. Anders ausgedrückt stützt der erste Stützabschnitt 51 direkt drehbar ein Ende des Drehkörpers 170 in der axialen Richtung der Drehwelle 17. Wie dies durch einen gepunkteten Bereich in 3A gezeigt ist, ist eine Beschichtungslage 18C an der Außenumfangsfläche des Wellenaufnahmeabschnittes 18A an einem Teil von dieser ausgebildet, der durch den ersten Stützabschnitt 51 direkt drehbar gestützt ist. Die Beschichtungslage 18C ist durch ein Fluorharz ausgebildet.
Wie dies in 3B gezeigt ist, hat der Zylinderblock 12 einen zweiten Stützabschnitt 52 mit einer ringartigen Form, und das andere Ende der Drehwelle 17 ist durch den zweiten Stützabschnitt 52 direkt drehbar gestützt. Anders ausgedrückt stützt der zweite Stützabschnitt 52 direkt drehbar das andere Ende des Drehkörpers 170 in der axialen Richtung der Drehwelle 17. Wie dies durch einen gepunkteten Bereich in 3B gezeigt ist, ist eine Beschichtungslage 17C an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 an einem Teil von dieser ausgebildet, der direkt drehbar durch den zweiten Stützabschnitt 52 gestützt ist. Die Beschichtungslage 17C ist durch ein Fluorharz ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B ist der Zwischenraum C1, der zwischen dem ersten Stützabschnitt 52 und dem Wellenaufnahmeabschnitt 18A (Drehkörper 170) ausgebildet ist, kleiner als der Zwischenraum C2, der zwischen dem zweiten Stützabschitt 52 und der Drehwelle 17 (Drehkörper 170) ausgebildet ist, gemessen in der radialen Richtung der Drehwelle 17.
Nachstehend ist der Betrieb des Kompressors 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beschriebenen. Wenn der Kompressor 10 in Betrieb ist, wirkt eine Kompressionsreaktionskraft durch den Kolben 22 an der Trommelscheibe 19, was die Wirbelbewegung der Drehwelle 17 aufgrund des Drucks in den Zwischenräumen C1 und C2 bewirken kann. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das eine Ende und das andere Ende des Drehkörpers 170 in der axialen Richtung der Drehwelle 17 durch den ersten Stützabschnitt 51 und den zweiten Stützabschnitt 52 jeweils direkt drehbar gestützt. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Drehkörper 170 durch den ersten Stützabschnitt 51 und den zweiten Stützabschnitt 52 über ein Lager drehbar gestützt ist, sind die Orte der Zwischenräume, die zwischen dem Gehäuse 11 und dem Drehkörper 170 in der radialen Richtung der Drehwelle 17 ausgebildet sind, reduziert, wobei daher die Wirbelbewegung der Drehwelle 17 unterdrückt wird. Da die Achse des Drehrings 42 weniger wahrscheinlich aus der Ausrichtung mit der Achse des ortsfesten Ring heraus bewegt wird, können die Relativpositionen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 beibehalten werden. Somit kann der Ölfilm 48 zwischen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 mit Leichtigkeit verbleiben, ohne von dort heraus zu fließen, was dazu führt, dass ein effektives Abdichten zwischen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 erzielt werden kann.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Effekte.

(1) Das Gehäuse 11 hat den ersten Stützabschnitt 51 und den zweiten Stützabschnitt 52, die das eine Ende und das andere Ende des Drehkörpers 170 direkt drehbar stützen. In einem derartigen Stützaufbau können die Orte der Zwischenräume, die zwischen dem Gehäuse 11 und dem Drehkörper 170 in der radialen Richtung der Drehwelle 17 ausgebildet sind, reduziert werden, und die Wirbelbewegung der Drehwelle 17 kann effektiv unterdrückt werden im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Drehkörper 170 durch den ersten Stützabschnitt 51 und den zweiten Stützabschnitt 52 über ein Lager drehbar gestützt ist. Folglich ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Achse des Drehrings 42 aus der Ausrichtung mit der Achse des ortsfesten Rings 41 herausbewegt, sodass die Positionen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 relativ zueinander beibehalten werden können. Somit kann der Ölfilm 48 zwischen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 mit Leichtigkeit verbleiben, was dazu führt, das ein effektives Abdichten zwischen der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 und der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 erzielt werden kann.
(2) Die Poren 41H sind lediglich in der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 ausgebildet. Wenn die Poren in sowohl der Gleitfläche des ortsfesten Rings als auch der Gleitfläche des Drehrings ausgebildet sind, bewegt sich das Schmieröl von den Poren in der Gleitfläche des ortsfesten Ring zu den Poren in der Gleitfläche des Drehrings, sodass es sein kann, dass das Schmieröl nicht zwischen zwei Gleitflächen verbleibt. Das Ausbilden der Poren 41H lediglich in der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 verhindert, dass das Schmieröl zwischen den Gleitflächen heraus fließt.
(3) In dem Aufbau, bei dem der Zwischenraum C1 zwischen dem ersten Stützabschnitt und dem Drehkörper 170 kleiner ausgebildet ist als der Zwischenraum C2 zwischen dem zweiten Stützabschnitt 52 und dem Drehkörper 170, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Fehlausrichtung der Achse des Drehrings 42 relativ zu der Achse des ortsfesten Rings 41 aufgrund der Wirbelbewegung der Drehwelle 17 auftritt im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Zwischenraum C1 größer als der Zwischenraum C2 ist.
(4) Die Beschichtungslage 18C ist an der Außenumfangsfläche des Wellenaufnahmeabschnittes 18A an einem Abschnitt von dieser ausgebildet, der durch den ersten Stützabschnitt 51 direkt drehbar abgestützt ist. Die Beschichtungslage 17C ist an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 an einem Abschnitt von dieser ausgebildet, der durch den zweiten Stützabschnitt 52 direkt drehbar abgestützt ist. Demgemäß kann der Verschleißwiderstand des Wellenaufnahmeabschnittes 18A und der Drehwelle 17 verbessert werden.

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Weisen abgewandelt werden, wie dies beispielartig nachstehend aufgeführt ist.
Die Anschlagplatte 18 muss nicht den zylindrischen Wellenaufnahmeabschnitt 18A aufweisen, der in das Wellenloch 13A von der Taumelscheibenkammer 16 eingeführt ist. Alternativ kann sie so angeordnet sein, dass die Drehwelle 17 an einem Abschnitt von ihr, der benachbart zu ihrem vorderen Ende ist, durch den ersten Stützabschnitt 51 direkt drehbar abgestützt ist.
Die Poren 41H können in der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 anstatt in der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41 ausgebildet sein, oder die Poren können sowohl in der Gleitfläche 42A des Drehrings 42 als auch der Gleitfläche 41A des ortsfesten Ring 41 ausgebildet sein. Anders ausgedrückt sollten die Poren 41H zumindest in einer der Gleitflächen, das heißt der Gleitfläche 42A des ortsfesten Rings 42 oder der Gleitfläche 41A des ortsfesten Rings 41, ausgebildet sein.
Der Zwischenraum C1 zwischen dem ersten Stützabschnitt 51 und dem Drehkörper 170 kann so groß wie oder größer als der Zwischenraum C2 zwischen dem zweiten Stützabschnitt 52 und dem Drehkörper 170 sein.
Die Beschichtungslagen 17C und 18C können unter Verwendung eines beliebigen anderen geeigneten Materials außer einem Fluorharz ausgebildet sein.
Die Beschichtungslage 18C kann an dem ersten Stützabschnitt 51 anstatt an einem Abschnitt der Außenumfangsfläche des Wellenaufnahmeabschnittes 18A ausgebildet sein, der durch den ersten Stützabschnitt 51 direkt drehbar gestützt ist.
Die Beschichtungslage 18C kann an der Außenumfangsfläche des Wellenaufnahmeabschnittes 18A an einem Abschnitt von dieser, der durch den ersten Stützabschnitt 51 direkt drehbar gestützt ist, und auch an dem ersten Stützabschnitt 51 ausgebildet sein.
Die Beschichtungslage 17C kann an der Innenumfangsfläche des zweiten Stützabschnittes 52 anstelle an einem Abschnitt der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17, der durch den zweiten Stützabschnitt direkt drehbar gestützt ist, ausgebildet sein.
Die Beschichtungslage 17C kann an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 17 an einem Abschnitt, der durch den zweiten Stützabschnitt 52 direkt drehbar gestützt ist, und auch an der Innenumfangsfläche des zweiten Stützabschnittes 52 ausgebildet sein.
Der durchschnittliche Durchmesser der Poren 41H sollte wunschgemäß zwischen 10 und 17 μm sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Porosität der Poren 41H bei dem gesamten Oberflächenbereich der Gleitfläche 41A sollte wunschgemäß zwischen 3 und 15% betragen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Oberflächenrauigkeit der Gleitflächen 41A, 42A des ortsfesten Rings 41 und des Drehrings 42 sollte vorzugsweise bei 0,04 μm oder weniger festgelegt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Der ortsfeste Ring 41 und der Drehring 42 können aus irgendeinem geeigneten Material außer gesintertem Siliciumcarbid hergestellt sein.
Das Verdrängungssteuerventil 37 kann in dem Auslasskanal 35 angeordnet sein. In diesem Fall wird der Druck der Taumelscheibenkammer 16 gesteuert, indem die Strömungsrate des Kühlmittelgases, das von der Taumelscheibenkammer 16 zu der Saugkammer 26 durch den Auslasskanal 35 strömt, durch den Öffnungsgrad des Verdrängungssteuerventils 37 gesteuert wird (auslass-seitige Steuerung, bei der des Kühlmittelgas, das von der Taumelscheibenkammer abzugeben ist, gesteuert wird).
Der Aufbau kann so gestaltet sein, dass eine Steuerdruckkammer in dem Kompressor zusätzlich zu der Taumelscheibenkammer 16 ausgebildet ist, und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 19 kann geändert werden, indem der Druck in der zusätzlichen Steuerdruckkammer gesteuert wird.
Der Kraftübertragmechanismus PT kann durch einen elektrisch gesteuerten Kupplungsmechanismus vorgesehen sein, der durch eine äußere Versorgungsquelle elektrisch gesteuert wird und wahlweise die Antriebskraft überträgt oder abschaltet.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Taumelscheibenkompressor mit einer feststehenden Verdrängung anwendbar.
Die Anwendung des Kompressors der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Fahrzeugklimaanalage beschränkt, sondern er kann bei einer beliebigen geeigneten Klimaanlage angewendet werden.
Andere Arten an Gas wie beispielsweise ein sogenanntes Freon-Gas, können als ein Kühlmittel anstelle von Kohlendioxid angewendet werden.
Der Taumelscheibenkompressor hat ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Taumelscheibenkammer, und einen Zylinderblock mit einer darin befindlichen Vielzahl an Zylinderbohrungen. Der Kompressor hat des Weiteren einen Drehkörper mit einer Drehwelle und eine Taumelscheibe, eine Vielzahl an Kolben und einen Umwandlungsmechanismus. Der Kompressor hat eine mechanische Dichtung, um zu verhindern, dass ein Kühlmittel aus dem Gehäuse austritt. Die mechanische Dichtung hat einen ortsfesten Ring und einen Drehring, die Gleitflächen für eine Gleitbewegung zwischen ihnen haben. Eine Vielzahl an Poren ist in zumindest einer der Gleitflächen des ortsfesten Rings und des Drehring ausgebildet und daran angepasst, ein mit dem Kühlmittel strömendes Schmieröl zu halten. Das Gehäuse hat einen ersten Stützabschnitt, der ein Ende des Drehkörpers direkt drehbar stützt, und einen zweiten Stützabschnitt, der das andere Ende des Drehkörpers direkt drehbar stützt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 02-55273 [0004]

Claims

Taumelscheibenkompressor mit: einem Gehäuse (11), das in ihm eine Taumelscheibenkammer (16) hat, und einem Zylinderblock (12), der in ihm eine Vielzahl an Zylinderbohrungen (12A) hat; einem Drehkörper (170) mit einer Drehwelle (17), der in dem Gehäuse (11) angeordnet ist; einer Taumelscheibe (19), die in der Taumelscheibenkammer (16) angeordnet ist und durch eine Drehkraft von der Drehwelle (17) drehbar ist; einer Vielzahl an Kolben (22), die mit der Taumelscheibe (19) verbunden sind und die in den jeweiligen Zylinderbohrungen (12A) hin- und hergehend beweglich aufgenommen sind; einem Umwandlungsmechanismus (24), der die Drehung der Taumelscheibe (19) in die hin- und hergehende Bewegung der Kolben (22) umwandelt; und einer mechanischen Dichtung (40), die zwischen dem Gehäuse (11) und der Drehwelle (17) so angeordnet ist, dass ein Austreten eines Kühlmittels aus dem Gehäuse (11) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Dichtung (40) einen ortsfesten Ring (41) hat, durch den die Drehwelle (17) eingeführt ist, wobei die mechanische Dichtung (40) des Weiteren einen Drehring (42) hat, wobei der Drehring (42) mit der Drehwelle (17) drehbar ist, während er so angeordnet ist, dass er dem ortsfesten Ring (41) zugewandt ist, wobei der ortsfeste Ring (41) eine Endfläche hat, und der Drehring (42) eine Endfläche hat, die der Endfläche des ortsfesten Rings (41) zugewandt ist, wobei der Drehring (42) an dem ortsfesten Ring (42) so drehbar ist, dass die Endfläche des ortsfesten Rings (41) und die Endfläche des Drehrings (42) als jeweilige Gleitflächen (41A, 42A) für eine Gleitbewegung zwischen ihnen dienen, wobei eine Vielzahl an Poren (41H) in zumindest entweder der Gleitfläche (41A) des ortsfesten Rings (41) oder der Gleitfläche (42A) des Drehrings (42) ausgebildet ist, wobei die Poren (41H) daran angepasst sind, ein mit dem Kühlmittel strömendes Schmieröl zu halten, wobei das Gehäuse (11) einen ersten Stützabschnitt (51), der ein Ende des Drehkörpers (170) in einer axialen Richtung der Drehwelle (17) direkt drehbar stützt, und einen zweiten Stützabschnitt (52) hat, der das andere Ende des Drehkörpers (170) in der axialen Richtung der Drehwelle (17) direkt drehbar stützt.
Taumelscheibenkompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (41H) in entweder der Gleitfläche (41A) des ortsfesten Rings (41) oder der Gleitfläche (42A) des Drehrings (42) ausgebildet sind.
Taumelscheibenkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum (C1), der zwischen dem ersten Stützabschnitt (51) und dem Drehkörper (170) ausgebildet ist, kleiner ist als ein Zwischenraum (C2), der zwischen dem zweiten Stützabschnitt (52) und dem Drehkörper (170) ausgebildet ist.