DE10252447B4

DE10252447B4 - Kolbenkompressor

Info

Publication number: DE10252447B4
Application number: DE10252447A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kariya Moroi; Tomoji Kariya Tarutani; Masahiro Kariya Kawaguchi; Noriyuki Kariya Shintoku; Masaki Kariya Ota; Hisato Kariya Kawamura; Shigeki Kariya Kawachi; Yoshinori Kariya Inoue; Akio Kariya Saiki
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: JP3891099B2; JP2003239856A; DE10252447A1; CN1419051A; US20030113211A1

Abstract

Kolbenkompressor mit einer Antriebswelle (16), die drehbar in einem Gehäuse durch Lager (47, 41) gestützt ist, wobei das Gehäuse einen Zylinderblock (11) hat, der eine Zylinderbohrung (11a) und eine Ventilaufnahmekammer (42) aufweist, wobei ein Hin- und Herbewegen eines mit der Antriebswelle (16) gekoppelten Kolbens (25) in der Zylinderbohrung (11a) das Volumen einer Kompressionskammer (26) in der Zylinderbohrung (11a) ändert, um ein von einem ersten Bereich, in dem ein Ansaugdruck herrscht, zu der Kompressionskammer (26) zugeführtes Gas zu komprimieren, wobei das komprimierte Gas zu einem zweiten Bereich befördert wird, in dem ein Auslassdruck herrscht, wobei der Kompressor ein Drehventil (41) aufweist, das in der Ventilaufnahmekammer (42) aufgenommen ist, wobei sich das Drehventil (41) einstückig mit der Antriebswelle (16) dreht, um einen Gasdurchlass von dem ersten Druckbereich zu der Kompressionskammer (26) wechselweise zu öffnen oder zu schließen, wobei das Drehventil (41) eine zylindrische Form und eine Außenfläche (41b) hat, wobei die Ventilaufnahmekammer...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor zum Komprimieren von Gas durch Hin- und Herbewegen eines Kolbens.
Für gewöhnlich wird für den Kolbenkompressor ein Ansaugventil in Form eines Zungenventils verwendet. Ein Ansaugtakt des Kolbens verursacht eine Druckverringerung in einer Kompressionskammer. Das Ansaugventil in Form eines Zungenventils wird durch einen Unterschied zwischen dem verringerten Druck der Kompressionskammer und einem Druck des Ansaugdruckbereiches geöffnet, so dass ein Ansaugen von Gas von dem Ansaugdruckbereich in die Kompressionskammer ermöglicht wird.

Das Ansaugventil in Form des Zungenventils erzeugt jedoch durch Eigenerregungsschwingungen verursachte ungewöhnliche Geräusche, die folglich einen komfortablen Gebrauch des Kompressors verhindern. Daher offenbaren die japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP 5-312 146 A und JP 7-63 165 A Ansaugventile in Form von Drehventilen, die keine Eigenerregungsschwingungen erzeugen.

Wie in 12 gezeigt ist ist in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP 5-312 146 A eine Antriebswelle 94 an einem Gehäuse 91 eines Kompressors 90 über Wälzlager 95a und 95b drehbar gestützt. In Zylinderblöcken 92 und 93, die einen Teil des Gehäuses 91 bilden, ist eine Ventilaufnahmekammer 96 zum drehbaren Aufnehmen eines Drehventils 97 koaxial zu der Antriebswelle 94 ausgebildet. Ein mit einer Kompressionskammer 99 verbundener Ansaugverbindungsdurchlass 98 öffnet sich an der Innenfläche der Ventilaufnahmekammer 96. Das Drehventil 97 ist so an der Antriebswelle 94 befestigt, dass es einstückig damit gedreht wird. Eine Ansaugführungsnut 100 ist ständig mit einem an der Außenfläche des Drehventils 97 ausgebildeten Ansaugdruckbereich in Verbindung.

Das Drehventil 97 kann die Ansaugführungsnut 100 in Übereinstimmung mit seiner Drehposition mit dem Ansaugverbindungsdurchlass 98 verbinden oder davon trennen. Insbesondere verbindet das Drehventil 97 die Ansaugführungsnut 100 mit dem Ansaugverbindungsdurchlass 98 während einem Ansaugtakt eines Kolbens, um das Ansaugen von Gas von dem Ansaugdruckbereich in die Kompressionskammer 99 zu ermöglichen.

Im vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist die Antriebswelle 94 über die Wälzlager 95a und 95b an dem Gehäuse 91 gestützt. Die Wälzlager sind in ihrem Aufbau komplex und es ist eine äußerst präzise Nachbearbeitung erforderlich, wodurch folglich die Herstellungskosten erhöht werden. Daher werden zwangsläufig die Kosten des Kompressors 90, der die Wälzlager 95a und 95b verwendet, erhöht. Außerdem tritt aufgrund einer Positionierungsungenauigkeit zwischen der Innenfläche der Ventilaufnahmekammer 96 und der Innenflächen der Aufnahmekammern zum Aufnehmen der Wälzlager 95a und 95b in dem Gehäuse 91 ein Ausrichtungsfehler des Ventilkerns auf. Folglich besteht die Möglichkeit, dass fressender Verschleiß zwischen der Außenfläche des Drehventils 97 und der Innenfläche der Ventilaufnahmekammer 96 auftreten kann. Daher müssen die Aufnahmekammer 96 und die Aufnahmekammern der Wälzlager 95a und 95b alle bei hoher Genauigkeit spanabhebend bearbeitet werden. Folglich sind bei dem Kompressor, der die Wälzlager verwendet, nicht nur die Kosten der Wälzlager, sondern auch die Herstellungskosten des Kompressors zum Aufnehmen der Wälzlager hoch. Zwangsläufig ist ein solcher Kompressor als Endprodukt teuer.

Wenn ein Spalt zwischen der Außenfläche des Drehventils 97 und der Innenfläche der Ventilaufnahmekammer 96 groß ausgebildet ist, kann der Ausrichtungsfehler des Ventilkerns durch den Spalt, das heißt, durch ein Spiel, aufgefangen werden, wodurch der fressende Verschleiß vermieden wird. Wenn jedoch der Spalt zwischen dem Drehventil 97 und der Ventilaufnahmekammer 96 groß ausgebildet ist, wird die Kompressionseffizienz des Kompressors verringert, da Gas durch den Spalt hindurch entweichen kann.

In der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung JP 7-63 165 A ist ein Drehventil 102 an dem Ende einer Antriebswelle 101 einstückig ausgebildet, wie dies in 13 gezeigt ist. In 13 sind Gleitlager an der Innenfläche einer Ventilaufnahmekammer 105 angeordnet. Das heißt, die Antriebswelle 101 wird mittels des Drehventils 102 und der Gleitlager 103 und 104 durch einen Zylinderblock 106 gestützt.

In dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist das Gleitlager 104 zwischen der Außenfläche des Drehventils 102 und der Innenfläche der Ventilaufnahmekammer 105 vorgesehen, mit anderen Worten ist es zwischen einer Ansaugführungsnut 107 des Drehventils 102 und einem Ansaugverbindungsdurchlass 108 des Zylinderblocks 106 vorgesehen. Dementsprechend muss, um die Kompressionseffizienz eines Kompressors zu erhöhen, verhindert werden, dass Gas sowohl zwischen der Außenfläche des Drehventils 102 und dem Gleitlager 104 als auch zwischen dem Gleitlager 104 und der Innenfläche der Ventilaufnahmekammer 105 entweichen kann. Daher ist es erforderlich, die Ventilaufnahmekammer 105, in die das Gleitlager 104 eingeführt wird, und die Innenfläche des Gleitlagers 104, in das das Drehventil 102 eingeführt wird, mit hoher Genauigkeit spanabhebend zu bearbeiten. Dieses Erfordernis erhöht die Kosten des Kompressors.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kolbenkompressor zu schaffen, der während dem Gebrauch erzeugten Lärm verhindert und der gute Gebrauchseigenschaften hat.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kostengünstigen Kompressor zu schaffen. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kompressor mit ausgezeichneter Kompressionseffizienz zu schaffen.

Ein Kolbenkompressor hat eine an einem Gehäuse drehbar gestützte Antriebswelle. Das Gehäuse hat einen Zylinderblock. Der Zylinderblock hat eine Zylinderbohrung und eine Ventilaufnahmekammer. Ein Hin- und Herbewegen eines wirksam mit der Antriebswelle verbundenen Kolbens in der entsprechenden Zylinderbohrung ändert das Volumen einer Kompressionskammer in der Zylinderbohrung, um von einem ersten Bereich, an dem ein Ansaugdruck herrscht, zu der Kompressionskammer zugeführtes Gas zu komprimieren. Das komprimierte Gas wird zu einem zweiten Bereich geschickt, an dem ein Auslassdruck herrscht. Der Kompressor hat ein in der Ventilaufnahmekammer aufgenommenes Drehventil. Das Drehventil dreht sich einstückig mit der Antriebswelle, so dass ein Gasdurchlass von dem ersten Druckbereich zu der Kompressionskammer wahlweise offnen oder geschlossen ist. Das Drehventil hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und eine Außenfläche. Die Ventilaufnahmekammer hat einen kreisförmigen Querschnitt und eine Innenfläche. Die Außenfläche und die Innenfläche bilden Gleitlagerflächen zum Aufnehmen einer durch Aneinandergleiten auf die Antriebswelle aufgebrachten radialen Last.

Weitere Gesichtpunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu betrachten ist, wobei mit Hilfe von Beispielen die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht werden.

Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine vertikale Schnittansicht eines Kolbenkompressors mit variabler Verdrängung ist.
2 eine teilweise vergrößerte Seitenansicht eines Drehventils des Kompressors aus 1 ist.
3 eine querlaufende Schnittansicht eines Abschnitts in der Umgebung des Drehventils entlang der Linie 1-1 aus 1 ist.
4 eine querlaufende Schnittansicht eines Abschnitts in der Umgebung eines Drehventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist.
5 eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts in der Umgebung eines Drehventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist.
6 eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts in der Umgebung eines Drehventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist.
7 eine vertikale Schnittansicht eines Kolbenkompressors mit variabler Verdrängung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel ist.
8 eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts in der Umgebung eines Drehventils gemäß einem weiteren Beispiel aus 6 ist.
9 eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts in der Umgebung eines Drehventils gemäß noch eines anderen Beispiels aus 6 ist.
10 eine vertikale Schnittansicht eines Doppelkopfkolbenkompressors ist.
11 eine vertikale Teilschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kompressors aus 10 ist.
12 eine vertikale Schnittansicht eines Kompressors gemäß dem Stand der Technik ist.
13 eine vertikale Schnittansicht eines Kompressors gemäß dem Stand der Technik ist.
Als Nächstes werden vier Ausführungsbeispiele von Kolbenkompressoren mit variabler Verdrängung beschrieben, die für Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden. Für das zweite bis fünfte Ausführungsbeispiel werden lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Gleiche oder äquivalente Elemente werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird ausgelassen. In 1 stellen die linke und rechte Seite jeweils vordere und hintere Abschnitte eines Kompressors dar.
Erstes Ausführungsbeispiel
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat ein Gehäuse des Kolbenkompressors mit variabler Verdrängung (im weiteren Verlauf einfach als ein Kompressor bezeichnet) einen Zylinderblock 11, ein vorderes Gehäuse 12 und ein hinteres Gehäuse 14. Der Zylinderblock 11 ist aus einem Metallmaterial der Aluminiumgruppe gefertigt, um das Gewicht des Kompressors zu verringern. Das vordere Gehäuse 12 ist an dem vorderen Ende des Zylinderblocks 11 gekoppelt. Das hintere Gehäuse 14 ist durch eine Ventilscheibe 13 an das hintere Ende des Zylinderblocks 11 gekoppelt.
Eine Kurbelkammer 15 ist durch den Zylinderblock und das vordere Gehäuse 12 definiert. Eine Antriebswelle 16 ist drehbar in der Kurbelkammer 15 angeordnet. Die Antriebswelle 16 ist aus einem Metallmaterial der Eisengruppe gefertigt. Die Antriebswelle 16 ist wirksam an der Kraftmaschine (nicht gezeigt) als eine Antriebsquelle zum Antreiben eines Fahrzeugs befestigt und wird durch die von der Kraftmaschine empfangene Energie gedreht.
Eine Schleppscheibe 21 ist in der Kurbelkammer 15 so an der Antriebswelle 16 befestigt, dass sie einstückig damit gedreht wird. Eine Taumelscheibe 23 ist in der Kurbelkammer 15 aufgenommen. Die Taumelscheibe 23 ist so an der Antriebswelle 16 gestützt, dass sie verschoben und gekippt werden kann. Ein Gelenkmechanismus ist zwischen der Schleppscheibe 21 und der Taumelscheibe 23 vorgesehen. Dementsprechend kann die Taumelscheibe 23 mit der Schleppscheibe 21 und der Antriebswelle 16, über die Gelenkverbindung mit der Schleppscheibe 21 durch den Gelenkmechanismus 24, einstückig bewegt werden und durch die Antriebswelle 16 gestützt werden. Die Taumelscheibe 23 kann auch mit Bezug auf die Antriebswelle 16 gekippt werden und in einer Axialrichtung der Antriebswelle 16 verschoben werden.
Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 11a (in 1 ist nur eine gezeigt) sind in dem Zylinderblock 11 ausgebildet. Die Zylinderbohrungen 11a sind so ausgebildet, dass sie ein hinteres Ende der Antriebswelle 16 umgeben. In jeder Zylinderbohrung 11a ist ein einköpfiger Kolben 25 zum Hin- und Herbewegen aufgenommen. Die Öffnungen an vorderen und hinteren Seiten der Zylinderbohrungen 11a sind durch die Ventilscheibe 13 und den Kolben 25 geschlossen. Die Zylinderbohrung 11a definiert eine Kompressionskammer 26, deren Volumen in Übereinstimmung mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 25 geändert wird. Jeder Kolben 25 ist über Schuhe 27 an dem Außenumfangsabschnitt der Taumelscheibe 23 gehalten. Somit wird die Drehung der Taumelscheibe 23, die die Drehung der Antriebswelle 16 begleitet, über die Schuhe 27 in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 25 umgewandelt.
Eine Ansaugkammer 28 und eine Auslasskammer 29 sind in dem hinteren Gehäuse 14 definiert. Die Ansaugkammer 28 ist in der Mitte des hinteren Gehäuses 14 ausgebildet. Die Auslasskammer 29 ist so ausgebildet, dass sie die Außenfläche der Ansaugkammer 28 umgibt. Eine Auslassöffnung 32 und ein Auslassventil 33 sind in der Ventilscheibe 13 ausgebildet. Die Auslassöffnung 32 verbindet die Kompressionskammer 26 und die Auslasskammer 29 miteinander. Das Auslassventil 33 ist ein Zungenventil zum wahlweise Öffnen oder Schließen der Auslassöffnung 32. Ein mit einem Drehventil 41 ausgestatteter Ansaugventilmechanismus 35 ist in dem Zylinderblock 11 vorgesehen.
Wenn der Kolben 25 von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt bewegt wird, wird Kältemittelgas der Ansaugkammer 28 durch den Ansaugventilmechanismus 35 in die Kompressionskammer 26 gesaugt (Ansaugtakt). Wenn der Kolben 25 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt wird, wird das in die Kompressionskammer 26 gesaugte Kältemittelgas auf einen vorbestimmten Druck komprimiert und wird dann durch die Auslassöffnung 32 und das Auslassventil 33 zu der Auslasskammer 29 ausgelassen (Auslasstakt).
Ein Ablassdurchlass 36 und ein Zuführdurchlass 37 sind in dem Gehäuse des Kompressors ausgebildet. Der Ablassdurchlass 36 verbindet die Kurbelkammer 15 mit der Ansaugkammer 28. Der Zuführdurchlass 37 verbindet die Auslasskammer 29 mit der Kurbelkammer 15. Ein Steuerventil 38 ist in dem Zuführdurchlass 37 vorgesehen. Der Zuführdurchlass 37 ist ein elektromagnetisches Ventil.
Durch Ändern der Öffnungsgröße des Steuerventils 38 wird das Gleichgewicht zwischen der Menge des einströmenden Hochdruckauslassgases, das von der Auslasskammer 29 durch den Zuführdurchlass 37 hindurch zu der Kurbelkammer 15 strömt und der Menge von ausströmenden Gas, das von der Kurbelkammer 15 durch den Ablassdurchlass 36 zu der Ansaugkammer 28 strömt, gesteuert. Somit wird der Innendruck der Kurbelkammer 15 bestimmt. Die Änderung des Innendrucks der Kurbelkammer 15 verursacht, dass sich der Unterschied zwischen dem Innendruck der Kurbelkammer 15 und dem Innendruck der Kompressionskammer 26 über den Kolben 25 ändert. Dann wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 23 variiert und der Kolbenhub oder die Kompressorverdrängung wird eingestellt.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist in dem Kompressorgehäuse eine Ventilaufnahmekammer 42 zum Aufnehmen des Drehventils 41 ausgebildet. Die Aufnahmekammer erstreckt sich von der mit den Zylinderbohrungen 11a umgebenen Mitte des Zylinderblocks 11 zu der Mitte des hinteren Gehäuses 14. Die Ventilaufnahmekammer 14 hat einen Kreisquerschnitt und ist an ihrem hinteren Ende mit der Ansaugkammer 28 verbunden. Die Ventilaufnahmekammer 42 und jede Kompressionskammer 26 sind jeweils miteinander durch einen von einer Vielzahl von in dem Zylinderblock 11 ausgebildeten Ansaugverbindungsdurchlässen 43 verbunden (siehe 3).
Das Drehventil 41 ist drehbar in der Ventilaufnahmekammer 42 aufgenommen. Das Drehventil 41 ist aus einem Metallmaterial der Aluminiumgruppe gefertigt. Das Drehventil 41 hat eine Zylinderform. Ein Loch 41a ist durch die Mitte eines Endes in dem vorderen Abschnitt des Drehventils 41 gebohrt. Das hintere Ende der Antriebswelle 16 befindet sich in der Ventilaufnahmekammer 42. Die Antriebswelle 16 ist an dem Drehventil 41 befestigt, indem ein kleindurchmessriger Abschnitt an ihrem hinteren Ende in dem Loch 41a eingepasst ist. Dementsprechend sind das Drehventil 41 und die Antriebswelle 16 zusammengeschlossen und fluchten entlang einer Achse. Das Drehventil 41 wird zeitgleich mit der Drehung der Antriebswelle 16 gedreht, das heißt, es wird zeitgleich mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 25 gedreht.
Wie in 3 gezeigt ist, bildet ein Innenraum des Drehventils 41 eine mit der Ansaugkammer 28 verbundene Einführkammer 44. Eine Ansaugführungsnut 45 ist an einem festen Abschnitt in einer Umfangsrichtung an einer Außenfläche 41b des Drehventils 41 ausgebildet. Die Ansaugführungsnut 45 und der Ansaugverbindungsdurchlass 43 bilden einen Kältemittelgasdurchlass zwischen der Einführkammer 44 als ein Ansaugdruckbereich und der Kompressionskammer 26. Durch seine Drehung öffnet und schließt das Drehventil 41 wahlweise den Kältemittelgasdurchlass von dem Ansaugdruckbereich zu der Kompressionskammer 26 in Übereinstimmung mit Relativstellungen des Ansaugverbindungsdurchlasses und der Ansaugführungsnut.
Wenn der Kolben 25 auf einen Ansaugtakt umstellt, wird das Drehventil 41 zum Öffnen des Ansaugverbindungsdurchlasses 43 in einer Richtung gedreht, in der eine Fläche 45a der Ansaugführungsnut 45 voreilt. Somit wird das Kältemittelgas von der Ansaugkammer 28 durch die Einführkammer 44 und die Ansaugführungsnut 45 des Drehventils 41 und durch den Ansaugverbindungsdurchlass 43 des Zylinderblocks 11 in die Kompressionskammer 26 gesaugt.
Wenn der Kolben 25 seinen Ansaugtakt beendet, wird das Drehventil 41 in eine Richtung gedreht, in der die andere Fläche 45b der Ansaugführungsnut 45 den Ansaugverbindungsdurchlass 43 schließt womit das Kältemittelgas nicht mehr in die Kompressionskammer 26 gesaugt wird. Wenn der Kolben 25 auf einen Auslasstakt umstellt, wird der Ansaugverbindungsdurchlass 43 durch die äußere Fläche 41b des Drehventils 41 in einen geschlossenen Zustand gebracht. Somit fährt die Kompression des Kältemittelgas und dessen Auslass zu der Auslasskammer 29 fort.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist das vordere Ende der Antriebswelle 16 durch ein aus einem Rollenlager bestehendes vorderes Lager 47 an dem vorderen Gehäuse 12 drehbar gestützt. Das hintere Ende der Antriebswelle 16 ist an den Gehäusen 11, 12 und 14 durch direktes Gleiten der Außenfläche 41b des Drehventils 41 an einer Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 drehbar gestützt. Das heißt, das Drehventil 41 bildet eine Gleitlagerfläche zum Stützen des hinteren Endes der Antriebswelle 16 durch seine Außenfläche 41b zusammen mit der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 und nimmt eine radiale Last auf.
Eine auf die vordere Seite einer Achse der Antriebswelle 16 wirkende Axiallast wird durch ein Achslager 17 zwischen der inneren Wandfläche des vorderen Gehäuses 12 und der Schleppscheibe 21 aufgenommen. Das Lager 17 besteht aus einem Wälzlager. Eine auf die hintere Seite der Achse der Antriebswelle 16 wirkende Axiallast wird durch Gleiten einer hinteren Endfläche 41f des Drehventils 41 an einer inneren Wandfläche 14a des hinteren Gehäuses 14 aufgenommen. Eine Presspassposition des Drehventils 41 an der Antriebswelle 16, oder der Presspassabstand zwischen dem Drehventil 41 und der Antriebswelle 16 ist so angeordnet, dass der Bewegungsweg der Antriebswelle 16 in der Axialrichtung unter 100 μm liegt.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist auf die hintere Endfläche 41f des Drehventils 41 eine Beschichtung aufgebracht (z. B. die später beschriebene Beschichtung 48 aus 2), um so die Gleiteigenschaften zwischen dem hinteren Gehäuse 14 und dem Drehventil 41 zu verbessern. Anstatt auf die hintere Endfläche 41f kann diese Beschichtung auch auf die Innenwandfläche 14a des hinteren Gehäuses 14 oder sowohl auf die Fläche 41f als auch auf die Fläche 14a aufgebracht werden. Anstelle der Beschichtung kann ein aus einem Rollenlager bestehendes Achslager zwischen der hinteren Endfläche 41f des Drehventils 41 und der Innenwandfläche 14a des hinteren Gehäuses 14 bereitgestellt werden.
Die Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ist unter der Annahme, dass die Festigkeit des Zylinderblockes 11, das heißt, eine vorbestimmte minimale Festigkeit eines Abschnitts zwischen der Ventilaufnahmekammer 42 und der Zylinderbohrung 11a, beibehalten werden kann, auf einen größten Durchmesser eingestellt. Somit hat das in der Ventilaufnahmekammer 42 aufgenommene Drehventil 41 auch einen großen Durchmesser. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Durchmesser größer als der der Antriebswelle 16.
Wie in 2 gezeigt ist, wird die Beschichtung 48 auf die gesamte Außenfläche 41b des Drehventils 41 aufgebracht, um so die Gleiteigenschaften zwischen der Außenfläche 41b und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 zu verbessern. 2 zeigt lediglich einen Teil der Beschichtung 48, der durch einen vergitterten Abschnitt angezeigt ist. Die Beschichtung 48 ist beispielsweise aus einem Fluorkohlenwasserstoffharz gefertigt. Das Fluorkohlenwasserstoffharz beinhaltet Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen und Perfluoralkylvinylethercopolymer (PFA), Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylencopolymer (FEP), Tetrafluorethylen und Ethylencopolymer (ETFE), Polyvinylidenfluororid (PVDF) und Polychlorotrifluorethylen (PCTFE).
Eine spiralförmige Pumpnut 49 ist an der Außenfläche 41b des Drehventils 41 um eine Achse der Antriebswelle 16 ausgebildet. Wenn das Drehventil 41 gedreht wird, wird die Pumpnut 49 in Zusammenarbeit mit der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 als eine Pumpe betrieben. Dies bewirkt, dass zwischen den Umfangsflächen 41b und 42a vorhandenes Kältemittel und darin enthaltenes Schmieröl aktiv zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 strömt. Eine Spiralrichtung der Pumpnut 49, das heißt eine Strömungsrichtung des Kältemittels und des Schmieröls kann auf eine Richtung zu der Kurbelkammer 15 (in der Zeichnung links) oder auf eine Richtung zu der Ansaugkammer 28 (rechte Seite) eingestellt sein. In 2 ist die Spiralrichtung der Pumpnut 49 auf die Richtung zu der Kurbelkammer 15 eingestellt.
Das erste Ausführungsbeispiel bietet die nachstehenden Vorteile.

(1) Das Drehventil 41 bildet durch seine Außenfläche 41b zusammen mit der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 die Gleitlagerflächen. Die Antriebswelle 16 ist an den Gehäusen 11, 12 und 14 durch das Drehventil 41 drehbar gestützt. Das heißt, die Ventilaufnahmekammer 42 dient nicht nur dazu, das Drehventil 41 aufzunehmen, sondern dient auch dazu, die Antriebswelle 16 zu lagern und aufzunehmen. Somit kann durch Ausrichtungsfehler des Ventilkerns zwischen der Ventilaufnahmekammer 42 und der Lageraufnahmekammer der Antriebswelle 16 aus dem Stand der Technik verursachter fressender Verschleiß verhindert werden, indem lediglich die Ventilaufnahmekammer (das heißt die Innenfläche 42a) mit hoher Genauigkeit spanabhebend bearbeitet wird. Ebenso kann verhindert werden, dass Gas aus dem Spalt zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 entweicht. Daher kann eine Geräuscherzeugung vermieden werden und ein Kompressor, der kostengünstig ist und eine hohe Kompressionseffizienz hat, kann geschaffen werden.
(2) Das Drehventil 41 (Gleitlager) hat einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 16. Somit kann ein auf die Außenfläche 41b des Drehventils 41 aufgebrachter Flächendruck verringert werden und eine Umfangsgeschwindigkeit des Drehventils 41 kann erhöht werden. Somit kann selbst in dem Fall, in dem ein Ölfilm reißt, der für gewöhnlich leicht eintritt, wenn das Gleitlager eine hohe Last aufnimmt und sich bei einer niedrigen Drehzahl dreht, das Abreißen des Ölfilms zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 verhindert werden. Daher ist es möglich, eine Dauerhaftigkeit der Gleitlager 41 und 42 zu verbessern.
Wenn das Drehventil 41 einen großen Durchmesser hat, wird der Durchmesser der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 auch groß. In dem Zylinderblock 11 kann eine Dicke eines Abschnittes zwischen der Zylinderbohrung 11a und der Ventilaufnahmekammer 42 verringert werden. Somit kann der Ansaugverbindungsdurchlass 43 so kurz wie möglich werden und eine Volumeneffizienz des Kompressors kann durch Verringerung eines toten Volumens der Kompressorkammer 26 verbessert werden.
(3) Die Antriebswelle 16 und das Drehventil 41 sind getrennt voneinander vorgesehen. Somit sind beispielsweise eine Formabmessung und eine Materialqualität des Drehventils 41 von dem spanabhängigen Bearbeiten und von funktionellen Einschränkungen der Antriebswelle 16 unabhängig. Die Formabmessung und die Materialqualität des Drehventils 41 können ausgewählt werden, indem ihren Funktionen Vorrang gewährt wird (einschließlich der Funktion als Gleitlager).
Das heißt, für die Antriebswelle 16 ist eine gerade Form (keine Außendurchmesserunregelmäßigkeiten) zum Verbessern von Eigenschaften der spanabhebenden Bearbeitung geeignet und ein Metallmaterial der Eisengruppe ist unter Berücksichtigung der Langlebigkeit geeignet.
Andererseits ist für das Drehventil 41 ein Durchmesser geeignet, der zur Verbesserung der Lebensdauer so groß wie möglich ist. Ein dem Material des Zylinderblockes 11 ähnliches Material, beispielsweise ein Metallmaterial der Aluminiumgruppe, ist vorteilhaft um zu verhindern, dass ein Spalt zwischen dem Zylinderblock 11 und dem Drehventil 41 größer wird, wobei die Vergrößerung des Spalts durch einen Unterschied eines Temperaturausdehnungsbeiwertes verursacht wird, der sich von dem der Ventilaufnahmekammer 42 (Zylinderblock 11) unterscheidet.
(4) Die auf die Außenfläche 41b des Drehventils 41 aufgebrachte Beschichtung 48 verbessert die Gleiteigenschaften zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42. Selbst wenn das Drehventil 41 und die Ventilaufnahmekammer 42 (Zylinderblock 11) aus gleichen Materialien gefertigt sind, ist es somit möglich, eine durch Gleiten zwischen dem Zylinderblock 11 und dem Drehventil 41 verursachte Haftung zu verhindern.
(5) Die Pumpnut 49 ist an der Außenfläche 41b des Drehventils 41 ausgebildet. Somit werden beispielsweise Kältemittel und/oder darin enthaltene Schmieröle veranlasst, durch den Pumpbetrieb der Pumpnut 49 aktiv durch den Spalt zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 zu strömen. Daher ist es möglich, Gleiteigenschaften zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 zu verbessern. Überdies kann die Pumpnut 49 einfach durch spanabhebende Bearbeitung an der Außenfläche 41b des Drehventils 41 ausgebildet werden.

Indem die Spiralrichtung der Pumpnut 49 in der Richtung zu der Kurbelkammer 15 vorgesehen ist, kann Schmieröl zu der Kurbelkammer 15 zugeführt zu werden. Somit kann ein Schmierzustand zwischen der Taumelscheibe 23 und den Schuhen 27 verbessert werden, wodurch die Lebensdauer des Kompressors verbessert wird. Umgekehrt verhindert ein Vorsehen der Spiralrichtung der Pumpnut 49 in der Richtung zu der Ansaugkammer 28, dass Kältemittelgas aus dem Ansaugdruckbereich, das heißt, aus der Ansaugdruckkammer 28 oder der Einführkammer 44, zu der Kurbelkammer 15 entweicht. Daher kann die Kompressionseffizienz des Kompressors viel stärker erhöht werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann eine Gleitlagerfläche einfach zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ausgebildet werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wie in 4 gezeigt ist, ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eine als eine Vorverdichtereinrichtung dienende Vorverdichterschaufel 51 zwischen der einen Fläche 45a und der anderen Fläche 45b einer Ansaugführungsnut 45 eines Drehventils 41 angeordnet. Die Vorverdichterschaufeln 51 sind an mehreren Stellen vorgesehen (in 4 an drei Stellen) und haben im Wesentlichen gleiche Winkel wie die Flächen 45a und 45b.
Wenn dementsprechend das Drehventil 41 in einer Pfeilrichtung aus 4 in Übereinstimmung mit der Drehung der Antriebswelle 16 gedreht wird, wird von einer Einführkammer 44 zu der Ansaugführungsnut 45 zugeführtes Kältemittelgas zu einer Stelle zugeführt, die durch einen durch die Endflächen 45a und 45b der Ansaugführungsnut 45, die daran angrenzenden Vorverdichterschaufeln 51 und einer Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ausgebildeten Raum oder durch einen durch die angrenzenden Vorverdichterschaufeln 51 und die Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ausgebildeten Raum zu einer mit einem Ansaugverbindungsdurchlass 43 verbundenen Stelle übertragen werden. Das Kältemittelgas, das dann zu der mit dem Ansaugverbindungsdurchlass 43 in Verbindung stehenden Stelle übertragen wurde, wird mit der Hilfe einer durch Drehung der Vorverdichterschaufeln 51 oder der Flächen 45a und 45b aufgebrachten Zentrifugalkraft zu dem Ansaugverbindungsdurchlass 43 geschickt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel führen die Vorverdichterschaufeln 51 das Kältemittelgas aktiv zu einer Kompressionskammer 26 zu. Somit kann eine große Kältemittelgasmenge in den Kompressor 26 hineingesaugt werden, wodurch die Kompressionseffizienz des Kompressors weiter erhöht wird.
Außerdem werden durch Vorverdichten des Kältemittelgases die Kältemittel und/oder darin enthaltenes Schmieröl auf geeignete Weise zugeführt, um einen Spalt zwischen einer Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 zu durchqueren. Somit können die Gleiteigenschaften zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 verbessert werden. Daher können die Außenfläche 41b des Drehventils 41 und die Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 einfach eine Gleitlagerfläche bilden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Wie in 5 gezeigt ist, wirkt ein statischer Druck auf ein Drehventil 41 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das in einer Ventilaufnahmekammer 42 aufgenommen wird. Das heißt, ein Loch 55 wird als ein Druckzuführdurchlass an einer Wand des Drehventils 41 durchgebohrt. Das Loch 55 ist in einem Bereich angeordnet, der mit Bezug auf eine Achse einer Antriebswelle 16 an einem entgegengesetzten Bereich einer Ansaugführungsnut 45 angeordnet ist.
Das Loch 55 verbindet eine Einführkammer 44 mit einem Spalt zwischen dem Drehventil 41 und der Ventilaufnahmekammer 42. Dementsprechend wird durch Aufbringen einer Zentrifugalkraft auf Grundlage der Drehung des Drehventils 41 Kältemittel in der Einführkammer 44 und/oder darin enthaltenes Schmieröl durch das Loch 55 zu dem Spalt zwischen dem Drehventil 41 und der Ventilaufnahmekammer 42 zugeführt. Somit ist das Drehventil 41 mit dem darauf wirkenden statischen Druck in der Ventilaufnahmekammer 42 aufgenommen.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel können verbesserte Gleiteigenschaften zwischen einer Außenfläche 41b des mit dem statischen Druck beaufschlagten, in der Ventilaufnahmekammer 42 aufgenommenen Drehventils 41 und einer Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 geschaffen werden. Daher können die Außenfläche 41b des Drehventils 41 und die Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 einfach eine Gleitlagerfläche bilden.
In einem Bereich, in dem der Spalt zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 zu der Ansaugführungsnut 45 angrenzend ist, kann Kältemittel und/oder darin enthaltenem Schmieröl durch die Ansaugführungsnut 45 auf geeignete Weise entweichen, und dadurch können gute Gleiteigenschaften erwartet werden. Dieser Vorteil kann jedoch nicht in einem Bereich erwartet werden, in dem ein Spalt nicht an die Ansaugführungsnut 45 angrenzt.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist jedoch das Loch 55 mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle 16 in einem zu der Ansaugführungsnut 45 entgegengesetzten Bereich angeordnet. Somit wird das Kältemittel und/oder darin enthaltenes Schmieröl sogar durch das Loch 55 zu dem Bereich zugeführt, in dem der Spalt nicht an die Ansaugführungsnut 45 angrenzt, wodurch gute Gleiteigenschaften geschaffen werden. Diese Anordnung vereinfacht es auch, eine Gleitlagerfläche durch die Außenfläche 41b des Drehventils 41 und die Innenfläche 42a der Ventilaufnahme 42 zu bilden.
Viertes Ausführungsbeispiel
Wie in 6 gezeigt ist, sind gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel eine Außenfläche 41b des Drehventils 41 und eine Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 in so einer Richtung geneigt, dass sie eine Achse einer Antriebswelle 16 in Richtung der hinteren Seite eines Kompressors annähern und sie sind in einem abgeschrägten Zustand ausgebildet. Ein Gleiten zu der hinteren Seite entlang der Achse der Antriebswelle 16 ist durch Anliegen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 an der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 geregelt. Das heißt, eine aus der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 bestehende Gleitlagerfläche nimmt nicht nur die auf die Antriebswelle 16 wirkende Radiallast auf, wie dies vorstehend mit Bezug auf das erste bis dritte Ausführungsbeispiel beschrieben ist, sondern nimmt auch eine an der Antriebswelle 16 nach hinten wirkende Axiallast auf.
Um auf geeignete Weise sowohl die auf die Antriebswelle 16 wirkende Radiallast als auch die darauf wirkende Axiallast aufzunehmen, sind Neigungswinkel der Gleitlagerflächen 41b und 42a mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle 16 in einem Bereich von 0° bis 10°, bevorzugter Weise in einem Bereich von 0,5° bis 1° eingestellt. Zum einfacheren Verständnis sind in 6 die Neigungswinkel der Gleitlagerflächen 41b und 42a übertrieben dargestellt.
In dem vierten Ausführungsbeispiel können die Gleitlagerflächen 41b und 42a auch die auf die Antriebswelle 16 wirkende Axiallast aufnehmen. Somit ist es nicht notwendig, Einrichtungen zum Aufnehmen der Axiallast zwischen einer hinteren Endfläche 41f des Drehventils 41 und einer Innenwandfläche 14a des hinteren Gehäuses 14 vorzusehen, wodurch ein Aufbau des Kompressors vereinfacht wird.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Wie in 7 gezeigt ist, ist gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Ablassdurchlass 36 in der Antriebswelle 16 und in dem vorderen Ende des Drehventils 41 in deren Axialrichtung vorgesehen. Der Ablassdurchlass 36 beinhaltet an seiner stromabwärtsliegenden Seite, an der der Ablassdurchlass 36 mit der Einführkammer 44 verbunden ist, eine Drossel 36a. Somit wird ein Kältemittelgas in der Kurbelkammer 15 durch den Ablassdurchlass 36 und die Drossel 36a in die Einführkammer 44 eingeführt. Aufgrund der stark verringerten Querschnittsfläche in der Drossel 36 und der durch Drehung der Antriebswelle 16 aufgebrachten Zentrifugalkraft, wird ein Schmieröl an der stromaufwärtsliegenden Seite der Drossel 36a von dem Kältemittelgas getrennt.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das vordere Ende des Drehventils 41 einen kleineren Abschnitt 41g, dessen Durchmesser kleiner als der der Antriebswelle 16 ist. Das Drehventil 41 ist durch den kleineren Abschnitt 41g in das Anbringloch 16b in das hinteren Ende der Antriebswelle 16 pressgepasst. Ein Ölrückführloch 57 ist durch die Antriebswelle 16 hindurch an dem Überlappungsabschnitt des kleineren Abschnitts 41g des Drehventils 41 mit dem hinteren Ende der Antriebswelle 16 ausgebildet. Das Loch 57 verbindet den Ablassdurchlass 36 an der stromaufwärts liegenden Seite der Drossel 36a mit der Kurbelkammer 15. Somit wird das getrennte Öl, das an der stromaufwärts liegenden Seite der Drossel 36a von dem Kältemittelgas getrennt wurde, durch das Loch 57 hindurch zu der Kurbelkammer 15 zurückgeführt.
Das fünfte Ausführungsbeispiel hat dieselben Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel. Zusätzlich kann ein Schmieröl, das von der Kurbelkammer 15 zusammen mit Kältemittelgas ausgelassen wird, von dem Kältemittelgas in dem Ablassdurchlass 36 getrennt werden und kann schnell zu der Kurbelkammer 15 rückgeführt werden. Somit kann eine geeignete Schmierölmenge in der Kurbelkammer 15 beibehalten werden, was einen ausgezeichneten Kontakt und ausgezeichneten Gleitfähigkeit zwischen den Teilen der Kurbelkammer 15 verursacht (z.B. zwischen der Taumelscheibe 23 und Schuhen 27 und zwischen den Schuhen 27 und dem Kolben 25).
Es sollte für den Fachmann ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Ausbildungen ausgeführt werden kann, ohne dabei von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte verstanden werden, dass die Erfindung in den nachstehenden Formen ausgeführt werden kann.
Wie in 8 gezeigt ist, kann das vierte Ausführungsbeispiel (vgl. 6) auf abgeschrägte Abschnitte 41c und 42b der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenflächen 42a der Ventilaufnahmekammer 42 abgeändert werden. Bei einem solchen Aufbau kann die Abschrägung des Drehventils 41 und der Ventilaufnahmekammer 42 vereinfacht werden.
In dem Ausführungsbeispiel aus 8 ist der abgeschrägte Abschnitt 41c der Außenfläche 41b des Drehventils 41 an dem hinteren Ende der Öffnung einer Ansaugführungsnut 45 vorgesehen. Der abgeschrägte Abschnitt 42b der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ist auch an dem hinteren Ende der Öffnung eines Ansaugverbindungsdurchlasses 43 vorgesehen. Das heißt, die abgeschrägten Abschnitte 41c und 42b sind von der Öffnungs-/Schließstellung eines Kältemittelgasdurchlasses durch das Drehventil 41 beabstandet vorgesehen.
Selbst wenn dementsprechend die Antriebswelle 16 entlang der Achse vor- und zurückgleitet, wird verhindert, dass sich ein Spalt zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 in der Umgebung eines Verbindungsbereichs zwischen der Ansaugführungsnut 45 und dem Ansaugverbindungsdurchlass 43 ändert. Somit kann ein durch Vergrößerung des Spalts verursachtes Entweichen von Gas verhindert werden, wodurch die Kompressionseffizienz des Kompressors beibehalten wird.
Wie in 9 gezeigt, kann das vierte Ausführungsbeispiel (vgl. 6) so geändert werden, dass es gekrümmte Abschnitte 41d und 42c der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 in einer solchen Richtung hat, dass sie die Achse der Antriebswelle 16 in Richtung der hinteren Seite des Kompressors annähern.
In dem Ausführungsbeispiel aus 9 ist der vorstehende, gekrümmte Abschnitt 41d der Außenfläche 41b des Drehventils 41 an der hinteren Seite der Öffnung der Ansaugführungsnut 45 ausgebildet. Auch der rückspringende abgeschrägte Abschnitt 42c der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ist an der hinteren Seite der Öffnung des Ansaugverbindungsdurchlasses 43 ausgebildet. Das heißt, die gekrümmten Abschnitte 41d und 42c sind von der Öffnungs-/Schließstellung des Kältemittelgasdurchlasses durch das Drehventil 41 beabstandet vorgesehen.
Dementsprechend wird selbst dann, wenn die Antriebswelle 16 entlang der Achse vorwärts und rückwärts gleitet, verhindert, dass sich der Spalt zwischen der Außenfläche 41b des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 in der Umgebung des Verbindungsabschnitts zwischen der Ansaugführungsnut 45 und dem Ansaugverbindungsdurchlass 43 ändert. Somit kann durch Vergrößerung des Spalts verursachtes Entweichen von Gas verhindert werden und dadurch wird die Kompressionseffizienz des Kompressors beibehalten.
In dem vierten Ausführungsbeispiel aus 6 können die abgeschrägten Abschnitte der Außenfläche 41d des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 in einer solchen Richtung geneigt sein, dass sie die Achse der Antriebswelle 16 in Richtung der vorderen Seite des Kompressors annähern. Da in diesem Fall die Gleitlagerflächen 41b und 42a als Achslager 17 dienen, kann auf das Achslager 17 (siehe 1) verzichtet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Einrichtung (Beschichtung) zum Aufnehmen der auf die Antriebswelle 16 zwischen der hinteren Endfläche 41f des Drehventils 41 und der Innenwandfläche 14a des hinteren Gehäuses 14 nach hinten wirkenden Axiallast erforderlich.
Die Pumpnut 49 muss nicht an der Außenfläche 41b des Drehventils 41 sondern kann an der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ausgebildet sein. Selbst bei einem solchen Aufbau kann ein Vorteil wie Vorteil (5) des ersten Ausführungsbeispiels geschaffen werden.
Die Pumpnut 49 ist nicht auf eine Spiralform begrenzt. Beispielsweise kann sie eine mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle 16 geneigte Schrägnut sein.
Die Beschichtung 48 kann auch nur an der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ausgebildet sein. Wahlweise kann die Beschichtung 48 sowohl an der Außenfläche 41b des Drehventils 41 als auch an der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 ausgebildet sein.
Das für das Drehventil 41 verwendete Material unterscheidet sich von dem (Metallmaterial der Aluminiumgruppe) des Zylinderblocks 11. Andere metallische Materialien, wie z.B. ein Kunstharz mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten nahe dem der Metallmaterialien der Aluminiumgruppe und Messing mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten nahe dem von Metallmaterialien der Aluminiumgruppe, das aber nicht an demselben anhaftet, können verwendet werden. Auf so eine Weise wird das Gleiten zwischen der Außenfläche 41d des Drehventils 41 und der Innenfläche 42a der Ventilaufnahmekammer 42 zu einem Gleiten zwischen unterschiedlichen Materialien, wodurch die Notwendigkeit einer Beschichtung 48 entfällt. Wenn das Drehventil 41 aus einem Kunstharz gefertigt ist, kann ein Glasfasermaterial in geeigneter Weise als Verstärkungsmaterial verwendet werden.
Das Drehventil 41 und der Zylinderblock 11 können aus einem Metallmaterial der Eisengruppe mit ausgezeichneter Lebensdauer ausgebildet sein.
Das Drehventil 41 und die Antriebswelle 16 können einstückig ausgebildet sein. In diesem Fall kann durch Einstellen des Abschnitts des Drehventils 41, der einen größeren Durchmesser als andere Abschnitte hat, ein Vorteil geschaffen werden, der gleich zu dem Vorteil (2) des ersten Ausführungsbeispiels ist. Der Ausdruck ("das Drehventil hat einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle") beinhaltet eine Anordnung, in der das Drehventil 41 einstückig mit der Antriebswelle 16 ausgebildet ist und der Abschnitt des Drehventils 41 einen größeren Durchmesser als die anderen Abschnitte hat.
Der Kompressor ist nicht auf einen Kompressor mit einem einköpfigen Kolben begrenzt. Wie in 10 gezeigt ist, kann ein Kompressor mit unveränderter Verdrängung, der einen zweiköpfigen Kolben hat, verwendet werden. In dem Kompressor mit zweiköpfigem Kolben sind Gruppen von Zylinderbohrungen 11a nicht nur an der Rückseite sondern auch an der Vorderseite der Antriebswelle 16 angeordnet. Somit wird das Drehventil 41 auf den vorderen Ansaugventilmechanismus 35 angewendet.
Bei dem Kompressor aus 10 ist das vordere Lager (Wälzlager) 47 entfernt und das Drehventil 41 kann als ein Lager zum Stützen des vorderen Endes der Antriebswelle 16 verwendet werden. Daher ist es nicht notwendig, teure Wälzlager für alle Radiallager der Antriebswelle 16 zu verwenden, wodurch ermöglicht wird, die Kosten des Kompressors weiter zu verringern. In 10 sind gleiche oder äquivalente Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Die Antriebswelle 16 und das Drehventil 41 müssen nicht notwendiger Weise voneinander getrennt sein. Wie dies in 10 gezeigt ist, können die Antriebswelle 16 und das Drehventil 41 einstückig ausgebildet sein. Dies verringert die Anzahl von Komponenten des Kompressors und vereinfacht die Herstellung des Kompressors. Um die Antriebswelle 16 und das Drehventil 41 einstückig auszubilden, können spanabhebende Bearbeitung, Gießen und Schmieden (z.B. Kaltschmieden) verwendet werden.
11 zeigt ein weiteres Beispiel des Ausführungsbeispiels aus 10. In 10 sind eine Antriebswelle 16 und ein hohles (röhrenförmiges) Drehventil 41 getrennte Elemente. Diese Elemente können durch Presspassen, wie in dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel, durch Schweißen oder durch Pressschweißen integral ausgebildet werden. Pressschweißen bezieht sich auf ein Verfahren, in dem, wie beispielsweise in 11, der kleinere Abschnitt 16a der Antriebswelle 16 in das Loch 41a des Drehventils 41 ohne Spiel eingeführt wird und die Antriebswelle 16 und das Drehventil 41 relativ gedreht werden, um die Außenfläche des kleineren Abschnitts 16a in dem Loch 41a durch Reibungswärme zu verschweißen.
Anstelle der Taumelscheibe 23 kann ein Wellennocken verwendet werden.

Claims

Kolbenkompressor mit einer Antriebswelle (16), die drehbar in einem Gehäuse durch Lager (47, 41) gestützt ist, wobei das Gehäuse einen Zylinderblock (11) hat, der eine Zylinderbohrung (11a) und eine Ventilaufnahmekammer (42) aufweist, wobei ein Hin- und Herbewegen eines mit der Antriebswelle (16) gekoppelten Kolbens (25) in der Zylinderbohrung (11a) das Volumen einer Kompressionskammer (26) in der Zylinderbohrung (11a) ändert, um ein von einem ersten Bereich, in dem ein Ansaugdruck herrscht, zu der Kompressionskammer (26) zugeführtes Gas zu komprimieren, wobei das komprimierte Gas zu einem zweiten Bereich befördert wird, in dem ein Auslassdruck herrscht, wobei der Kompressor ein Drehventil (41) aufweist, das in der Ventilaufnahmekammer (42) aufgenommen ist, wobei sich das Drehventil (41) einstückig mit der Antriebswelle (16) dreht, um einen Gasdurchlass von dem ersten Druckbereich zu der Kompressionskammer (26) wechselweise zu öffnen oder zu schließen, wobei das Drehventil (41) eine zylindrische Form und eine Außenfläche (41b) hat, wobei die Ventilaufnahmekammer (42) einen Kreisquerschnitt und eine Innenfläche (42a) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (41b) des Drehventils (41) und die Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) Gleitlagerflächen aufweisen, die eine auf die Antriebswelle (16) aufgebrachte Last durch Aneinandergleiten aufnehmen, so dass das Drehventil (41) eines der Lager (41) bildet.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Ansaugverbindungsdurchlässen (43), wobei die Kompressionskammer (26) eine aus einer Vielzahl von Kompressionskammern (26) ist, wobei jeder Ansaugverbindungsdurchlass (43) einer der Kompressionskammern (26) zugeordnet ist, wobei die Ventilaufnahmekammer (42) und jede Kompressionskammer (26) durch den entsprechenden Ansaugverbindungsdurchlass (43) miteinander verbunden sind, wobei das Drehventil (41) eine Ansaugführungsnut (45) hat, die mit dem ersten Bereich verbunden ist, wobei sich das Drehventil (41) einstückig mit der Antriebswelle (16) dreht, um einen Gasdurchlass von dem ersten Druckbereich zu den Kompressionskammern (26) in Übereinstimmung mit Relativstellungen der Ansaugverbindungsdurchlässe (43) und der Ansaugführungsnut (45) wechselweise zu öffnen oder zu schließen.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (41b) des Drehventils (41) und die Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) mit Bezug auf die Drehachse der Antriebswelle (16) geneigt sind und die Gleitlagerflächen ebenso eine auf die Antriebswelle (16) wirkende Axialkraft aufnehmen.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Außenfläche (41b) und die geneigte Innenfläche (42a) von einem Teil des Kältemittelgasdurchlasses, der durch das Drehventil (41) geöffnet und geschlossen wird, beabstandet vorgesehen sind.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehventil (41) im Kolbenkompressor ein hinteres Lager ist, und dass vorne im Kompressor ein vorderes Lager die Antriebswelle (16) abstützt, wobei die Außenfläche (41b) des Drehventils (41) und die Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) in einer solchen Richtung geneigt sind, dass sie sich der Achse der Antriebswelle (16) in Richtung der hinteren Seite des Kompressors annähern und abgeschrägt sind.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt (41c) der Außenfläche (41b) des Drehventils (41) und ein Abschnitt (42b) der Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) mit Bezug auf die Drehachse der Antriebswelle (16) abgeschrägt sind.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschrägten Abschnitte (41c und 42b) von einem Teil des Kältemittelgasdurchlasses, der durch das Drehventil (41) geöffnet und geschlossen wird, beabstandet vorgesehen sind.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschrägte Abschnitt (41c) der Außenfläche (41b) des Drehventils (41) an der hinteren Seite einer Öffnung der Ansaugführungsnut (45) vorgesehen ist und der abgeschrägte Abschnitt (42b) der Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) an der hinteren Seite einer Öffnung des Ansaugverbindungsdurchlasses (43) vorgesehen ist.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Außenfläche (41d) des Drehventils (41) und ein Teil der Innenfläche (42c) der Ventilaufnahmekammer (42) gekrümmt sind.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Abschnitte (41d und 42c) von einem Teil des Kältemittelgasdurchlasses, der durch das Drehventil (41) geöffnet und geschlossen wird, beabstandet vorgesehen ist.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Abschnitt (41d) der Außenfläche (41b) des Drehventils (41) an der hinteren Seite einer Öffnung der Ansaugführungsnut (45) vorgesehen ist und der gekrümmte Abschnitt (42c) der Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) an der hinteren Seite einer Öffnung des Ansaugverbindungsdurchlasses (43) vorgesehen ist.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehventil (41) einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle (16) hat.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) und das Drehventil (41) zweiteilig vorgesehen sind.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) und das Drehventil (41) einstückig vorgesehen sind.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an der Außenfläche (41b) des Drehventils (41) oder an der Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) eine Beschichtung (48) zum Verbessern der Gleiteigenschaften zwischen den Flächen vorgesehen ist.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenfläche (41b) des Drehventils (41) oder der Innenfläche (42a) der Ventilaufnahmekammer (42) eine Pumpnut (49) vorgesehen ist, um Kältemittelgas und in dem Kältemittelgas enthaltenes Schmieröl durch Drehung des Drehventils (41) zu pumpen.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehventil (41) Vorverdichtereinrichtungen (51) zum aktiven Zuführen des Kältemittelgases zu der Kompressionskammer unter Verwendung der Drehkraft des Ventils aufweist.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehventil (41) ferner ein Loch (55) zum Verbinden eines Ansaugdruckbereichs mit einem Spalt zwischen dem Drehventil (41) und der Ventilaufnahmekammer (42) hat.
Kolbenkompressor gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (55) in einem mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle (16) gegenüberliegenden Bereich der Ansaugführungsnut (45) angeordnet ist.
Kolbenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderblock (11) und das Drehventil (41) aus Materialen mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt sind, die einander gleich sind oder nahe beieinander liegen.