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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor in einer Fahrzeugklimaanlage.
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Ein bekannter Taumelscheibenkompressor in einer Fahrzeugklimaanlage enthält eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben, der mit der Taumelscheibe über einen Schuh verbunden ist, so daß sich der Kolben zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin- und herbewegt. Die Taumelscheibe stellt eine wirksame Schmierung sicher, um ein Fressen zwischen Oberflächen der Taumelscheibe und einem Paar daran gleitender Schuhe zu verhindern, wenn der Kompressor unter einer hohen Last arbeitet. Deshalb kann die Taumelscheibe aus einer Kupferlegierung hergestellt sein, die Blei und Phosphorbronze enthält, oder aus einer Kupferlegierung, die Blei und hochfestes Messing enthält, oder die Taumelscheibe kann aus einer Eisenlegierung oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein, und die Taumelscheibenoberflächen, die entlang von den Schuhen gleiten, können durch Aufsprühen einer Kupferlegierung, die Blei und Phosphorbronze enthält, oder einer Kupferlegierung, die Blei und hochfestes Messing enthält, behandelt sein. Die oben beschriebenen Legierungen aus Kupfer können eine wirksame Schmierung sicherstellen und ein Fressen zwischen den Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe gleiten, verhindern, da beide oben beschriebenen Kupferlegierungen Blei aufweisen.
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Die Bleilegierung kann sich verschlechtern, bei der Sicherstellung einer wirksamen Schmierung und einer Verhinderung eines Fressens zwischen den Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe gleiten. Nichtsdestoweniger kann das Blei die Umwelt verunreinigen.
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Aus der
EP 0 844 390 A1 ist ein Taumelscheibenkompressor bekannt, der eine Taumelscheibe offenbart, die aus einem hoch widerstandsfähigen Material hergestellt ist. Die Taumelscheibe besteht aus einer Kupferlegierung.
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Aus der
EP 0 224 619 A1 ist bekannt, dass Lagermaterialien Kupfer und Wismut aufweisen können. Der Wismutanteil wird dabei mit 12 bis 18 Gew.-% angegeben.
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Aus der
EP 0 890 743 A2 ist eine Taumelscheibe eines Taumelscheibenkompressors bekannt, die eine Zwischenschicht aufweist, die eine Kupferlegierung beinhaltet. Über dieser Zwischenschicht wird eine weitere Schicht aufgebracht, die aus MOS
2 und/oder Graphit und/oder Harz besteht. Um diese Schicht fest mit der Zwischensicht zu verbinden, sind Rillen vorgesehen, die radial bzw. spiralförmig verlaufen.
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Druckschrift
EP 1 106 704 A1 offenbart Beschichtungen für Taumelscheiben, die eine Oberfläche aus einer Aluminium- oder Eisenlegierung aufweisen. Eine Beschichtung weist eine bleifreie kupferbasierende Legierung auf, die 0,2 bis 15 Gew.-% Wismut enthält. Optional kann die Beschichtung Graphit, MOS
2 oder Polytetrafluorethylen enthalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Taumelscheibenkompressor bereitzustellen, der eine verbesserte Schmierung der Taumelscheibe entlang der Gleitschuhe sicherstellen kann und ein Fressen der Taumelscheibe sicher verhindern kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Taumelscheibenkompressor gemäß einem der Ansprüche 1, 4, oder 7 gelöst.
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Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß es möglich ist, eine wirksame Schmierung sicherzustellen und ein Fressen zwischen der Oberfläche einer Taumelscheibe, die entlang eines Schuhs gleitet, zu verhindern, ohne daß Materialien verwendet werden, die die Umwelt verunreinigen können.
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Gemäß einem Aspekt einer Ausführungsform dieser Erfindung weist ein Taumelscheibenkompressor eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben auf. Die Taumelscheibe ist aus einer Kupferlegierung hergestellt, die Wismut aufweist. Die Kupferlegierung enthält Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-%. Ein Kolben ist über mindestens einen Schuh mit der Taumelscheibe verbunden und bewegt sich zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin und her.
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Gemäß einem Aspekt einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung weist ein Taumelscheibenkompressor eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben auf. Die Taumelscheibe ist aus einer Eisenlegierung hergestellt und ist auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang eines Schuhs gleitet, oberflächenbehandelt, indem eine Kupferlegierung aufgesprüht wird, die Wismut enthält. Die Kupferlegierung enthält Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-%. Der Kolben ist über den mindestens einen Schuh mit der Taumelscheibe verbunden und bewegt sich zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin und her.
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Gemäß einem Aspekt einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung weist ein Taumelscheibenkompressor eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben auf. Die Taumelscheibe ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang eines Schuhs gleitet, oberflächenbehandelt, indem eine Kupferlegierung aufgesprüht wird, die Wismut enthält. Die Kupferlegierung enthält Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-%. Der Kolben ist über den mindestens einen Schuh mit der Taumelscheibe verbunden und bewegt sich zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin und her.
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In einem exemplarischen Verfahren zur Herstellung eines Taumelscheibenkompressors weist der Kompressor eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben auf. Die Taumelscheibe ist aus einer Kupferlegierung hergestellt, die Wismut enthält. Die Kupferlegierung enthält Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-%. Der Kolben ist über mindestens einen Schuh mit der Taumelscheibe verbunden und bewegt sich zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin und her. Das Verfahren weist den Schritt des Aufbringens einer Schicht eines Schmiermittels auf, das auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang des mindestens einen Schuhs gleitet, ein festes Schmiermittel aufweist.
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In einem weiteren exemplarischen Verfahren zur Herstellung eines Taumelscheibenkompressors weist der Kompressor eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben auf. Die Taumelscheibe ist aus einer Eisenlegierung hergestellt. Der Kolben ist über mindestens einen Schuh mit der Taumelscheibe verbunden und bewegt sich zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin und her. Das Verfahren weist die Schritte einer Oberflächenbehandlung der Eisenlegierung mit einer Kupferlegierung auf, die Wismut enthält, auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang des mindestens einen Schuhs gleitet, so daß die Kupferlegierung Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-% enthält, und der Aufbringung einer Schmiermittelschicht, die ein festes Schmiermittel aufweist, auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang des mindestens einen Schuhs gleitet.
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In einem weiteren exemplarischen Verfahren zur Herstellung eines Taumelscheibenkompressors weist der Kompressor eine drehbare Taumelscheibe und einen Kolben auf. Die Taumelscheibe ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Der Kolben ist über mindestens einen Schuh mit der Taumelscheibe verbunden und bewegt sich zusammen mit jeder Drehung der Taumelscheibe hin und her. Das Verfahren weist die Schritte einer Oberflächenbehandlung der Aluminiumlegierung mit einer Kupferlegierung, die Wismut enthält, auf, auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang des mindestens einen Schuhs gleitet, so daß die Kupferlegierung Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-% enthält, und dem Aufbringen einer Schicht eines Schmiermittels, das ein festes Schmiermittel aufweist, auf wenigstens einer Oberfläche der Taumelscheibe, die entlang des mindestens einen Schuhs gleitet.
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Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen dieser Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich und vom Fachmann verstanden.
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1 ist eine Querschnittansicht eines Taumelscheibenkompressors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Querschnittansicht einer Taumelscheibe eines Taumelscheibenkompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Teile am Rand enthält.
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3 ist eine Querschnittansicht einer Taumelscheibe für einen Taumelscheibenkompressor gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Teile am Rand enthält.
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4 ist eine Vorderansicht einer Taumelscheibe für einen Taumelscheibenkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 1 ist eine Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors für eine Fahrzeugklimaanlage (nicht gezeigt) gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Kompressor 100 weist einen Zylinderblock 2 auf, der mehrere Zylinderbohrungen 1a und eine zentrale Bohrung 1b besitzt, sowie ein Vordergehäuse 4, das eine Kurbelkammer 3 in Zusammenwirkung mit dem Zylinderblock 2 ausbildet. Ein Zylinderkopf 5 umschließt ein Ansaugventil 6, eine Ventilplatte 7 und ein Auslaßventil 8 in Zusammenwirkung mit dem Zylinderblock 2. Im Inneren besitzt der Zylinderkopf 5 eine Ansaugkammer 9 und eine Auslaßkammer 10. Die Ansaugkammer 9 ist mit einer Ansaugöffnung (nicht gezeigt) verbunden, und die Auslaßkammer 10 ist auch mit einer Auslaßöffnung (nicht gezeigt) verbunden.
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Der Kompressor 100 weist eine Antriebswelle 11 auf, die sich über die Kurbelkammer 3 erstreckt und diese durchdringt. Die Antriebswelle 11 wird durch ein Vordergehäuse 4 und eine Mittelbohrung 1b des Zylinderblocks 2 drehbar gelagert.
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Eine Taumelscheibe 12 ist in der Kurbelkammer 3 drehbar an der Antriebswelle 11 befestigt. Mehrere Paare von Schuhen 13 stoßen gleitfähig an Umfangs- bzw. Randabschnitte der Taumelscheibe 12 und sind so angeordnet, daß ein Raum zwischen einander verbleibt. Jedes Paar von Schuhen 13 wird durch einen (nicht gezeigten) Halteabschnitt, der an einem Endabschnitt 14a eines Kolbens 14 ausgebildet ist, an Ort und Stelle gehalten. Ein Kopfabschnitt 14b des Kolbens 14 wird verschieblich in die Zylinderbohrung 1a eingesetzt.
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Die Taumelscheibe 12 ist aus einer Kupferlegierung hergestellt, die Wismut und Phosphorbronze enthält, oder aus einer Kupferlegierung, die Wismut und hochfestes Messing enthält. Bei einer jeden Legierung kann die Legierung Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-% enthalten. Solche Legierungen ersetzen eine Kupferlegierung, die Blei und Phosphorbronze enthält, oder eine Kupferlegierung, die Blei und hochfestes Messing enthält. Wie in 2 gezeigt ist, weist die Taumelscheibe 12 Schichten 15 eines Schmiermittels auf den Oberflächen der Taumelscheibe, entlang denen die Schuhe 13 gleiten, auf, und die Schichten 15 weisen ein festes Schmiermittel auf, das ein Material aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen und aus Kombinationen davon, z. B. aus einer Kombination aus Molybdändisulfid oder Polytetrafluorethylen, beispielsweise mit Zinn, Graphit und dergleichen besteht.
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Im Kompressor 100 wird die Antriebswelle 11 durch eine externe Leistungsquelle (nicht gezeigt) angetrieben und die Taumelscheibe 12 wird durch das Drehen der Antriebswelle 11 auch gedreht. Der Kolben 14 ist über die Schuhe 13 mit der Taumelscheibe 12 verbunden und bewegt sich mit jeder Drehung der Taumelscheibe 12 hin und her. Ein Kältemittel, das aus einem externen Kältemittelkreislauf (nicht gezeigt) in den Kompressor zurückkehrt, wird über die Ansaugöffnung, die Ansaugkammer 9, das Ansaugloch der Ventilplatte 7 und das Ansaugventil 6 in der Zylinderbohrung 1a aufgenommen und kehrt als Ergebnis einer Komprimierung im Kompressor 100 über ein Ausgangsloch der Ventilplatte 7, das Auslaßventil 8, die Auslaßkammer 10 und die Auslaßöffnung in den externen Kältemittelkreislauf zurück.
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Legierungen aus Kupfer, die Wismut und Phosphorbronze oder Wismut und hochfestes Messing enthalten, wobei Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-% enthalten ist, können eine effiziente Schmierung der Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, sicherstellen und ein Fressen der Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, verhindern, als eine Alternative zu Legierungen aus Kupfer, die Blei und Phosphorbronze enthalten oder die Blei und hochfestes Messing enthalten. Darüber hinaus können Legierungen, die Wismut aufweisen, weniger oder nicht umweltschädlich sein im Vergleich zu denjenigen, die Blei aufweisen. Deshalb können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, so hergestellt werden, daß eine wirksame Schmierung erzielt wird und ein Fressen der Schuhe 13 auf der Taumelscheibe 12 verhindert wird, ohne Materialien zu verwesenden, die die Umwelt verunreinigen. Darüber hinaus weist die Taumelscheibe 12 Schichten 15 des Schmiermittelmaterials auf Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, auf, und die Schichten 15 weisen ein festes Schmiermittel auf, das ein Material enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen und Kombinationen hiermit besteht. Deshalb können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, eine wirksame Schmierung erzielen und ein Fressen der Schuhe 13 auf der Taumelscheibe 12 verhindern.
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Wie in 3 gezeigt ist, wird die Taumelscheibe 12 aus einer Eisenlegierung oder einer Aluminiumlegierung hergestellt und weist Schichten 16 auf, so daß die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, durch Aufsprühen einer Kupferlegierung, die Wismut und Phosphorbronze enthält, oder die Wismut und hochfestes Messing enthält, behandelt werden. Jede Legierung kann Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-% aufweisen.
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Solche Legierungen ersetzen eine Kupferlegierung, die Blei und Phosphorbronze enthält, oder eine Kupferlegierung, die Blei und hochfestes Messing enthält. Legierungen aus Kupfer, die Wismut und Phosphorbronze enthalten, oder die Wismut und hochfestes Messing enthalten, die Wismut in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 20,0 Gew.-% enthalten, können eine effiziente Schmierung der Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, erzielen, und sie können ein Fressen der Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, verhindern, als eine Alternative zu Kupferlegierungen, die Blei und Phosphorbronze aufweisen, oder die Blei und hochfestes Messing aufweisen. Darüber hinaus können Legierungen, die Wismut aufweisen, weniger oder gar nicht umweltschädlich sein im Vergleich zu denjenigen, die Blei aufweisen. Deshalb können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, so hergestellt werden, daß eine effiziente Schmierung erzielt wird und ein Fressen der Schuhe 13 auf der Taumelscheibe 12 verhindert wird, ohne Materialien zu verwenden, die die Umwelt verunreinigen. Darüber hinaus weist die Taumelscheibe 12 Schichten 15 des Schmiermittelmaterials auf Schichten 16 auf, die an Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, ausgebildet sind, und die Schichten 15 weisen ein festes Schmiermittel auf, das ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen und Kombinationen damit besteht. Deshalb können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, eine wirksame Schmierung erzielen und ein Fressen der Schuhe 13 auf der Taumelscheibe 12 verhindern.
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Wie in 4 gezeigt ist, besitzen die Taumelscheibenoberflächen der Taumelscheibe 12, die entlang der Schuhe 13 gleiten, mehrere ringförmige Schlitze 17, so daß jeder der ringförmigen Schlitze 17 eine Tiefe von kleiner oder gleich ungefähr 5 Mikrometern haben kann. Im allgemeinen können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, gleichmäßig ausgebildet werden, um ein wirksames Gleiten zu erzielen. Nichtsdestoweniger können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, abtrocknen, wenn solche Oberflächen der Taumelscheibe, die gleichmäßig ausgebildet sind, Schmieröl abweisen können. Die ringförmigen Schlitze 17 können eine bestimmte Menge an Schmieröl auf jeder Oberfläche der Taumelscheibe zurückhalten. Deshalb können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, nicht abtrocknen. Nichtsdestoweniger können die Oberflächen der Taumelscheibe, die entlang der Schuhe 13 gleiten, kein wirksames Gleiten erzielen, wenn die Tiefe der ringförmigen Schlitze 17 ungefähr 5 Mikrometer überschreitet.
