DE10307555A1

DE10307555A1 - Kompressor

Info

Publication number: DE10307555A1
Application number: DE10307555A
Authority: DE
Inventors: Jiro Iizuka; Kiyokazu Yamamoto
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2003-09-11
Also published as: US20030175129A1; US6874995B2; JP2003247487A

Abstract

In einem Taumelscheibenkompressor (100), der Hülsen (20) aufweist, die fest in Zylinderbohrungen (1) eingepaßt sind, ist die Länge der Hülsen (20) in einer axialen Richtung länger als die Länge der Zylinderbohrungen (1) in der axialen Richtung. Ein Hülsenende (20a) einer jeden der Hülsen (20) ist bündig mit einer Endoberfläche (2a) eines Zylinderblocks (2), der die Zylinderbohrung (1) abgrenzt. Das gegenüberliegende Hülsenende (20b) der Hülse (20) ragt aus der Zylinderbohrung (1) heraus und ist von der gegenüberliegenden Endoberfläche des Zylinderblocks (2) entfernt angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor, der einen Zylinderblock aufweist, der mit mehreren Zylinderbohrungen, mit mehreren fest in den Zylinderbohrungen eingepaßten Hülsen oder Buchsen und mehreren Kolben versehen ist, die im Inneren der Hülsen zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und hergehen.
In einem solchen Kompressor stellt sich der Kolben aufgrund einer Reaktionskraft eines komprimierten Gases, etc., etwas schräg, wenn sich ein Kolben in einer Hülse in einer Axialrichtung hin- und herbewegt. Der Schrägstellen eines Kolbens tritt besonders in einem Taumelscheibenkompressor auf. Das Schrägstellen eines Kolbens verursacht einen ungleichmäßigen Verschleiß der Hülse und die Beschädigung einer Beschichtung des Kolbens.

In der JP-A 2001-115955 wurde ein Kompressor vorgeschlagen, bei dem eine Gegenmaßnahme gegen das Schrägstellen eines Kolbens ergriffen wurde. Der in der JP-A 2001-115955 offenbarte Kompressor verwendet einen Spielpassungsaufbau einer Hülse und einer Zylinderbohrung an einem oder an beiden axialen Endabschnitten, damit sich die in der Zylinderbohrung eingepaßte Hülse in Abhängigkeit von der Neigung eines in der Hülse hin und her gehenden Kolbens neigen kann. Die Zylinderbohrung besitzt in der Axialrichtung die gleiche Länge wie die Hülse. Die Zylinderbohrung weist drei Abschnitte auf, einen mittleren Abschnitt und zwei sich an den mittleren Abschnitt anschließende jeweilige Endabschnitte. Die Endabschnitte weisen einen größeren Innendurchmesser als der mittlere Abschnitt auf. Der Innendurchmesser des mittleren Abschnitts ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Hülse. Somit existieren zwischen der Hülse und den gegenüberliegenden Endabschnitten der Zylinderbohrung kleine Spielräume. Mit diesem in der JP-A 2001-115955 offenbarten Struktur stellt sich auch die Hülse schräg, wenn sich der Kolben schräg stellt, so daß ein ungleicher Verschleiß der Hülse und eine Beschädigung der Beschichtung des Kolbens verhindert werden.

Jedoch ist die Ausbildung der kleinen Spielräume eine exakte Aufgabe in bezug auf ihre Dimensionen, wie es detailliert in der JP-A 2001-115955 beschrieben ist, und deshalb erhöht dies die Herstellungskosten.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kompressor bereitzustellen, der keinen Spielpassungsaufbau zwischen einer Hülse und einer Zylinderbohrung verwendet.

Die Aufgabe wird gemäß einem Kompressor des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Entwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführüngsformen der Erfindung in Verbindung mit den Figuren verständlich.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen Kompressor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Zylinderbohrung, eine Hülse und einen Kolben zeigt, die in dem Kompressor aus Fig. 1 enthalten sind,
Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Hülse aus Fig. 2, von der rechten Seite in Fig. 2 aus gesehen,
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Hülse aus Fig. 2 zeigt,
Fig. 5 ist eine Schnittansicht zur Beschreibung einer Neigung des Kolbens aus Fig. 2,
Fig. 6 ist eine Schnittansicht zur Beschreibung der konstruktiven Merkmale der Hülse aus Fig. 2,
Fig. 7 ist eine Schnittansicht zur Beschreibung konstruktiven Merkmale einer Abwandlung der Hülse aus Fig. 2,
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die eine Zylinderbohrung, eine Hülse und einen Kolben gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Hülse aus Fig. 8, von der rechten Seite in Fig. 8 aus betrachtet,
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die die Hülse aus Fig. 8 zeigt,
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die eine Zylinderbohrung, eine Hülse und einen Kolben gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 12 ist eine Seitenansicht der Hülse aus Fig. 11, von der rechte Seite in Fig. 11 aus betrachtet,
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die die Hülse aus Fig. 11 zeigt,
Fig. 14 ist eine Seitenansicht einer Mehrzahl von Hülsen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 15 ist eine Seitenansicht einer Mehrzahl von Hülsen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 4 ist ein Kompressor 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein verstellbarer Taumelscheibenkompressor. Der Kompressor 100 weist einen Zylinderblock 2, ein Kurbelgehäuse 2c, ein Endgehäuse 4 und einen Zylinderkopf 10 auf, die miteinander verbunden sind, um ein Kompressorgehäuse zu bilden. Der Zylinderblock 2, das Kurbelgehäuse 2c und das Endgehäuse 4 bilden eine Kurbelkammer 3.
In der gezeigten Ausführungsform sind der Zylinderblock 2 und das Kurbelgehäuse 2c einstückig miteinander ausgebildet, um einen einzigen Körper zu bilden. Jedoch kann das Kurbelgehäuse 2c auch einstückig mit dem Endgehäuse 4 ausgebildet sein und nicht mit dem Zylinderblock 2. Der Zylinderblock 2 besitzt erste und zweite Endseiten 2a und 2b in einer axialen Richtung, das heißt in einer Links-Rechts Richtung in Fig. 1.
Üblicherweise wird auf das Endgehäuse 4 mit dem Begriff Vordergehäuse bezug genommen. Dementsprechend wird in der Axialrichtung des Vordergehäuses 4 eine linke Seite in Fig. 1 als Vorderseite bezeichnet, während die der in Axialrichtung gegenüberliegenden Seite, d. h. eine rechte Seite in Fig. 1, als Rückseite bezeichnet wird. Somit werden die ersten und zweiten Endseiten 2a und 2b oft jeweils als Rück- und Vorderseiten bezeichnet.
Der Zylinderblock 2 und das Vordergehäuse 4 besitzen jeweils mittige Löcher und lagern mittels Radiallager, die in den jeweiligen mittigen Löchern eingepaßt sind, eine Hauptwelle 11, so daß die Hauptwelle 11 drehbar ist. Die Hauptwelle 11 erstreckt sich in der Axialrichtung. Genauer gesagt durchdringt ein Ende der Hauptwelle 11 das Vordergehäuse 4 und erstreckt sich in der Axialrichtung nach außerhalb des Vordergehäuses 4. Eine elektromagnetische Kupplung 12 ist mit der Hauptwelle 11 verbunden, um eine Drehkraft von einer Antriebsquelle, beispielsweise von einem Fahrzeugmotor, auf die Hauptwelle 11 zu übertragen.
Der Zylinderblock 2 ist ferner mit mehreren Zylinderbohrungen 1 versehen, die sich in der Axialrichtung zwischen den ersten und zweiten Endseiten 2a und 2b des Zylinderblocks 2 erstrecken, um mit der Kurbelkammer 3 in Verbindung zu stehen. Die Anzahl der Zylinderbohrungen 1 ist eine ungerade Zahl, beispielsweise in dieser Ausführungsform 7. Hülsen 20 sind jeweils in den Zylinderbohrungen 1 als Buchsen eng eingepaßt. Jede der Hülsen 20 besitzt eine rohrförmige Gestalt. Die Hülsen 20 bilden jeweils Zylinder für die Kolben 19 aus, zusammen mit einer ersten oder vorderen Ventilplattenoberfläche 6a einer Ventilplatte 6, die auf der ersten bzw. hinteren Endseite 2b des Zylinderblocks 2 befestigt ist. Genauer gesagt weist jeder der Kolben 19 einen Schuhträger 19a und einen Kolbenkopf 19b auf, wobei der Kolbenkopf 19b in die entsprechende Hülse 20 eingesetzt ist, um in der Hülse 20 entlang der Axialrichtung zwischen einem oberen Totpunkt D1 und einem unteren Totpunkt D2 hin- und herzugehen.
Die Ventilplatte 6 besitzt des weiteren eine zweite oder hintere Ventilplattenoberfläche 6b und mehrere Paare an Durchgangslöchern 21, 22 zwischen der Vorderseite 6a und der Rückseite 6b. Jedes Paar Löcher dient als Paar bestehend aus einer Ansaugöffnung 21 und einer Auslaßöffnung 22 und ist entsprechend einem der Zylinder angeordnet, nämlich einem inneren Raum der entsprechenden Hülse 20. Genauer gesagt steht die Auslaßöffnung 22 mit dem entsprechenden Zylinder in Verbindung. Auf der vorderen Ventilplattenoberfläche 6a der Ventilplatte 6 sind mehrere Ansaugventile 5 befestigt, um auf den jeweiligen Ansaugöffnungen 21 positioniert zu sein, um die Ansaugöffnung wahlweise zu öffnen und zu schließen. Jedes der Ansaugventile 5 ist ein Blattventil und ist zum vorderen Ende 2a des Zylinderblocks 2 hin gebogen, wenn sich der entsprechende Kolben 19 zu dem vorderen Ende 2a des Zylinderblocks 2bewegt. Auf der Rückseitenventilplattenoberfläche 6b der Ventilplatte 6 sind mehrere Auslaßventile 7 befestigt, um auf den jeweiligen Auslaßöffnungen 22 positioniert zu sein, um die Auslaßöffnungen wahlweise zu öffnen und zu schließen. Jedes der Auslaßventile 7 ist auch ein Blattventil und ist in der Axialrichtung nach hinten gebogen, wenn sich der entsprechende Kolben 19 zum hinteren Ende 2b des Zylinderblocks 2 hin bewegt.
Auf der Rückseitenventilplattenoberfläche 6b der Ventilplatte 6 ist ein Zylinderkopf oder ein hinteres Gehäuse 10 befestigt. Der Zylinderkopf 10 bildet zusammen mit der Ventilplatte 6 eine Ansaugkammer 8 und eine Auslaßkammer 9 aus. Die Ansaugkammer 8 steht mit allen Ansaugöffnungen 21 in Verbindung. Die Auslaßkammer 9 ist so angeordnet, daß sie allen Auslaßöffnungen 22 entspricht.
In der Kurbelkammer 3 ist ein Rotor 13 auf der Hauptwelle 11 so montiert und fixiert, daß er sich dreht, wenn sich die Hauptwelle 11 dreht. Der Rotor 13 ist auch im Vordergehäuse 4 über ein Axiallager in der Axialrichtung abgestützt. Der Rotor 13 hat einen Lappen- oder Armabschnitt, der mit einem Langloch 13a versehen ist. Auf der Hauptwelle 11 ist ein Träger oder eine Nabe 14 montiert, um sich variabel in einem vorbestimmten Winkelbereich in bezug auf eine imaginäre Ebene senkrecht zur Axialrichtung zu neigen. Die Nabe 14 besitzt einen anderen Lappenabschnitt oder Armabschnitt 14a, der mit einem Zapfen 15 versehen ist. Der Zapfen 15 der Nabe 14 ist in das Langloch 13a des Rotors 13 eingesetzt, um in dem Langloch 13a bewegbar zu sein. Eine Spiralfeder 16 ist auf der Hauptwelle 11 zwischen dem Rotor 13 und der Nabe 14 angeordnet. Auf der Nabe 14 ist eine Taumelscheibe 17 befestigt. Somit ist die Taumelscheibe 17 durch die Nabe 14 gelagert, um sich variabel in dem vorbestimmten Winkelbereich zusammen mit der Nabe 14 zu neigen.
Am Umfangsteil der Taumelscheibe 17 sind mehrere Paare von Schuhen 18 in regelmäßigen Abständen angeordnet. Der Umfangsteil der Taumelscheibe 17 ist zwischen jedem Paar Schuhe 18 angeordnet, um zwischen den Paaren an Schuhen 18 verschiebbar zu sein. Die Paare von Schuhen 18 werden durch jeweilige Schuhlagerungen 19a der Kolben 19 gelagert, um in der Lage zu sein, auf den inneren Oberflächen der jeweiligen Schuhlagerungen 19a zu gleiten. Somit wird die Taumelscheibe 17 über die jeweiligen Paare von Schuhen 18 mit den Schuhlagerungen 19a des Kolbens 19 gekoppelt.
Mit dem oben erwähnten Aufbau dreht sich die Taumelscheibe 17 auch, wenn sich die Hauptwelle 11 dreht. Wenn sich die Taumelscheibe 17 dreht, gleitet die Taumelscheibe 17 zwischen dem Paar Schuhe 18. Zu dieser Zeit geht jedes Paar Schuhe 18 in Abhängigkeit von dem Teil der Taumelscheibe 17, die dazwischen angeordnet ist, nach vorne oder nach hinten, während sie auf der inneren Oberfläche der entsprechenden Schuhlagerung 19 gleitet. Die Schuhlagerung 19 bewegt sich gemäß der Bewegung des entsprechenden Paars Schuhe 18 in der Axialrichtung. Somit geht der Kolben 19 in der Hülse 20 entlang der Axialrichtung zwischen dem oberen Totpunkt D1 und dem unteren Totpunkt D2 hin und her. Durch die hin- und hergehenden Bewegungen eines jeden Kolbens 19 wird Gas oder ein Fluid aus der entsprechenden Ansaugkammer 8 durch die entsprechende Ansaugöffnung 21 zum entsprechenden Zylinder gesaugt, wird in dem entsprechenden Zylinder komprimiert und wird anschließend durch die entsprechende Auslaßöffnung 22 aus dem entsprechenden Zylinder zu der entsprechenden Auslaßkammer 9 ausgestoßen. Wie anhand des oben beschriebenen Aufbaus und anhand von Fig. 1 gesehen werden kann, öffnet sich das Ansaugventil 5 nur während des Ansaugens des Gases, während sich das Auslaßventil 7 nur während des Ausstoßes des komprimierten Gases öffnet. Die Neigung der Taumelscheibe 17 wird in Abhängigkeit von dem inneren Druck in der Kolbenkammer 3 gesteuert, so daß auch die Bewegungsabstände bzw. der Hub der sich hin- und herbewegenden Kolben 19 gesteuert wird.
Die Hülse 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem Material hergestellt, das es dem Kolbenkopf 19b erlaubt, in der Hülse 20 gleichmäßig hin- und herzugehen und das einem Einfluß von Wärme, Kältemittel und Schmiermittel widersteht und flexibler als dasjenige des Zylinderblocks 2 ist und das zum Einpressen der Hülse 20 in die Zylinderbohrung 1 geeignet ist. Das Material der Hülse 20 gemäß dieser Ausführungsform besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der größer als der eines anderen Materials des Zylinderblocks 2 ist. Wenn beispielsweise der Zylinderblock 2 und der Kolben 19 aus Aluminium hergestellt werden, kann das Material der Hülse 20 Kunstharz wie Fluorplastik oder Fluorcarbonharz sein.
Da das Material der Hülse 20 den größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, wird die Hülse 20 mit der Zylinderbohrung 1 in engen Kontakt gebracht, wenn der Kompressor 100 arbeitet und die Hülse 20 erhitzt wird. Zwischen der Hülse 20 und der Zylinderbohrung 1 gibt es deshalb keinen Spalt, der ein Entweichen von Gas gestattet. Üblicherweise wurde der Kolben mit einem Spezialmaterial beschichtet, um zu verhindern, daß sich der Kolben während der hin- und hergehenden Bewegung frißt, wenn ein Zylinderblock und ein Kolben aus Aluminium hergestellt werden und wenn es keine Hülse gibt. Da die Hülse 20 jedoch aus einem Material hergestellt ist, das es dem Kolbenkopf 19b gestattet, in der Hülse 20 allmählich hin- und herzugehen, ist die Beschichtung für den Kolben 19 nicht nötig. Wenn die Hülse 20 aus demselben Material wie ein Kolbenring hergestellt ist, der normalerweise in einem Kompressor verwendet wird, um eine Beschädigung eines Kompressors zu verhindern, kann der Kolbenring eingespart werden.
In dieser Ausführungsform besitzt die Hülse 20 eine axiale Länge L1 zwischen dem ersten und dem zweiten Hülsenende 20a, 20b, die länger als die axiale Länge L2 der Zylinderbohrung 1 ist. Die erste oder hintere Hülsenendoberfläche 20a der Hülse 20 liegt auf der selben Ebene wie die erste oder hintere Endoberfläche 2a des Zylinderblocks 2, nämlich an einem Ende der Zylinderbohrung 1 in der axialen Richtung. Das erste Hülsenende 20a ist das Hülsenende nahe dem oberen Totpunkt D1 des Kolbens 19, der in der Hülse 20 hin- und hergeht. Dementsprechend steht das zweite oder vordere Hülsenende 20b der Hülse 20, das sich nahe dem unteren Totpunkt D2 befindet, aus der Zylinderbohrung 1 hervor, nämlich in die Kurbelkammer 3 hinein. Mit anderen Worten, das vordere Hülsenende 20b der Hülse 20 ist von der zweiten Endoberfläche 2b des Zylinderblocks 2 entfernt angeordnet. Eine Außenumfangsoberfläche eines Teils der Hülse 20, der aus der Zylinderbohrung 1 hervorsteht, liegt deshalb der Innenwand des Kurbelgehäuses 2c bzw. der Wand der Kurbelkammer 3 und einem Teil der Hauptwelle 11 direkt gegenüber.
In dem Kompressor 100 könnte sich manchmal der Kolben 19 aufgrund der Reaktionskraft des komprimierten Gases schräg stellen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn beispielsweise der Kolben 19 durch die Reaktionskraft des komprimierten Gases zu der Taumelscheibe 17 geschoben wird, gleitet das entsprechende Paar Schuhe 18 auf der Taumelscheibe 17 und bewegt sich zur Mitte der Taumelscheibe, nämlich zu einem Kreuzungspunkt der Taumelscheibe 17 und der Hauptwelle 11. Zu dieser Zeit folgt die Schuhlagerung 19a des Kolbens 19 dem entsprechenden Paar Schuhe 18. Als ein Ergebnis stellt sich der Kolben 19 schräg. Wenn sich der Kolben 19 schräg stellt, wird jedoch der Teil der Hülse 20, der von der Zylinderbohrung 1 hervorsteht, in Abhängigkeit von der Neigung des Kolbens 19 deformiert. Der Grund hierfür ist, daß es kein Hindernis für die Schrägstellung der Hülse 20 gibt und daß die Hülse 20 aus einem flexibleren Material hergestellt ist, wie oben beschrieben wurde. Die Deformation der Hülse 20 kann einen Kontaktdruck P1 zwischen dem Kolbenkopf 19b und der Hülse 20 in der Nähe der vorderen Endseite 20a der Hülse 20 im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Zylinderbohrung und eine Hülse in der Axialrichtung dieselbe Länge besitzen, reduzieren. Deshalb kann ein ungleichmäßiger Verschleiß der Hülse 20, etc., verhindert werden. Es gibt keine Spielpassung zwischen der Hülse 20 und der Zylinderbohrung 1 und deshalb ist eine exakte Aufgabe zur Herstellung von kleinen Spielpassungen für die vorliegende Ausführungsform nicht erforderlich. Je kürzer die Länge der Zylinderbohrung 1 ist, desto leichter macht es den Zylinderblock 2 und entsprechend den Kompressor 100. Zusätzlich tritt kein übermäßiger Verschleiß an der Hülse 20 in der Nähe des hinteren Hülsenendes 20a auf und der Kolben 19 wird nicht beschädigt, da ein Kontaktdruck P2 zwischen dem Kolbenkopf 19b und der Hülse 20 in der Nähe der hinteren Endoberfläche 20a der Hülse 20 kleiner als der Kontaktdruck P1 ist.
Gemäß Fig. 2 ist die Länge L1 der Hülse 20 in der Axialrichtung so festgelegt, daß sie größer als die Länge L2 der Zylinderbohrung 1 ist, jedoch nicht größer als die zweifache Länge der Zylinderbohrung 1. Die Längenbedingung wird so festgelegt, daß die Zylinderbohrung 1 die Hülse 20 ausreichend abstützen kann.
Gemäß den Fig. 2-4 besitzt die Zylinderbohrung 1 eine Bohrungsendöffnung in der ersten Endoberfläche 2a des Zylinderblocks 2. Der Zylinderblock 2 ist an einer Öffnungskante der Bohrungsendöffnung ausgeschnitten, um einen aus- oder abgeschnittenen Abschnitt 1b zu bilden. Die Hülse 20 besitzt einen radialen Flansch 20d, der sich radial am ersten Hülsenende 20a erstreckt. Der radiale Flansch 20d besitzt eine erste Flanschoberfläche, die eine Oberfläche des ersten Hülsenendes 20a vorsieht und eine zweite Flanschoberfläche, die der ersten Flanschoberfläche gegenüberliegt. Die zweite Flanschoberfläche schließt sich an die äußere Umfangsoberfläche der Hülse 20 an. Der radiale Flansch 20d ist in den ausgeschnittenen Abschnitt 1b eingepaßt.
Genauer gesagt weist die Hülse 20 einen Hauptabschnitt 20c und einen radialen Flansch 20d auf, während die Zylinderbohrung 1 einen Hauptabschnitt 1a und einen abgeschnittenen Abschnitt 1b aufweist, wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist. Der Hauptabschnitt 20c der Hülse 20 erstreckt sich in der Axialrichtung und besitzt ein hinteres Ende 20c1 in der Axialrichtung. Der radiale Flansch 20d verläuft von dem hinteren Ende 20b1 des Hauptabschnittes 20c der Hülse 20 zur hinteren Endseite 2a des Zylinderblocks 2. Eine Oberfläche des Flansches 20d bildet die hintere Endoberfläche 20a der Hülse 20. Der radiale Flansch 20d besitzt eine ringplattenförmige Gestalt, die eine vorbestimmte Dicke in der Axialrichtung besitzt. Der Hauptabschnitt 1a der Zylinderbohrung 1 erstreckt sich in der Axialrichtung und besitzt ein hinteres Ende 1a1 in der Axialrichtung. Der abgeschnittene Abschnitt 1b verläuft vom hinteren Ende 1a1 des Hauptabschnittes 1a der Zylinderbohrung 1 zum hinteren Ende 2b des Zylinderblocks 2.
Der radiale Flansch 20d besitzt eine konstante Dicke. Der abgeschnittene Abschnitt 1b ist eine ringförmige Ausnehmung, die eine konstante Tiefe besitzt, die der ringplattenförmigen Gestalt des radialen Flanschs 20d entspricht.
Genauer gesagt ist der Innendurchmesser des abgeschnittenen Abschnitts 1b größer als der Innendurchmesser des Hauptabschnitts 1a.
Die offene Gestalt des abgeschnittenen Abschnitts 1b besitzt einen stufenförmigen Querschnitt aus einer einzigen Stufe. Von der hinteren Endoberfläche 2a des Zylinderblocks 2 aus betrachtet zeigt die offene Gestalt des abgeschnittenen Abschnitts 1b unterschiedliche Höhen von konzentrischen Kreisen in Zusammenwirkung mit der Innenwand des Hauptabschnitts 1a der Zylinderbohrung 1. Der radiale Flansch 20d ist in den abgeschnittenen Abschnitt 1b so eingepaßt, daß das hintere Ende 1a1 des Hauptabschnittes 1a der Zylinderbohrung 1 mit dem hinteren Ende 20c1 des Hauptschnittes 20c der Hülse 20 in Kontakt ist. Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist, lagert der Hauptabschnitt 1a der Zylinderbohrung 1 einen Teil des Hauptabschnittes 20c der Hülse 20 entsprechend der Länge der Zylinderbohrung 1. Der radiale Flansch 20d verhindert, daß die Hülse 20 aus der Zylinderbohrung 1 heraus gleitet.
Bevor der Flansch 20d in den abgeschnittenen Abschnitt 1b eingepaßt wird, besitzt der radiale Flansch 20d eine Abmessung, die etwas größer ist als diejenige des abgeschnittenen Abschnitts 1b in der Axialrichtung. Mit anderen Worten, der radiale Flansch 20d besitzt eine Dicke, die größer als die Tiefe des abgeschnittenen Abschnitts 1b in der Axialrichtung ist. Beim Montagevorgang wird der radiale Flansch 20d in den abgeschnittenen Abschnitt 1b eingesetzt und eingepaßt und das hintere Hülsenende 20a wird durch die Ventilplatte 6 in der Axialrichtung geschoben und zusammengedrückt, so daß das hintere Hülsenende 20a der Hülse 20 bündig zu der hinteren Endoberfläche 2a des Zylinderblocks 2 ist. Durch den Einpaßvorgang wird der radiale Flansch 20d an dem abgeschnittenen Abschnitt 1b befestigt. Deshalb tritt keine Gasleckage zwischen dem radialen Flansch 20d und dem abgeschnittenen Abschnitt 1b auf und ein Dichtungsbauteil wie eine Gummidichtung kann weggelassen werden.
Das hintere Hülsenende 20a der Hülse 20 besitzt einen eingedrückten Abschnitt 20e, der radial nach außen in eine Öffnungskante des hinteren Hülsenendes 20a eingedrückt ist. Der eingedrückte Abschnitt 20e ist so angeordnet, daß er einem Teil des Ansaugventils 5 entspricht, um eine maximale Öffnungsfläche des Ansaugventils 5 zu regeln. Wenn das Gas aus der Ansaugkammer 8 in den Zylinder eingesaugt wird, wird das Ansaugventil 5 zu dem Kolbenkopf 19b gebogen, jedoch wird dessen Bewegung von der Tiefe des eingedrückten Abschnitts 20e beschränkt. Auf diese Weise dient der eingedrückte Abschnitt 20e dazu, das Ansaugventil 5 daran zu hindern, mit dem Kolbenkopf 19 in harten Kontakt zu gelangen. Deshalb verhindert der eingedrückte Abschnitt 20e die Beschädigung des Ansaugventils 5 und des Kolbenkopfes 19b.
Bezug nehmend auf Fig. 6 besitzt die Hülse 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Konstruktionsmerkmale:

1. ein Innendurchmesser du des ersten bzw. hinteren Hülsenendes 20a ist größer als ein Außendurchmesser Dp des Kolbens 19;
2. ein Innendurchmesser dd des zweiten bzw. vorderen Hülsenendes 20a ist größer als der Innendurchmesser du des hinteren Hülsenendes 20a;
3. ein Außendurchmesser Dd des vorderen Hülsenendes 20b ist nicht größer als ein Außendurchmesser Du des hinteren Endes 20c1 des Hauptabschnittes 20c der Hülse 20; und
4. eine Wanddicke der Hülse 20 am vorderen Hülsenende 20b, die die halbe Differenz td zwischen den Außen- und Innendurchmessern Dd, dd des vorderen Hülsenendes 20b ist, ist kleiner als eine andere Wanddicke der Hülse 20 am hinteren Hülsenende 20a, die die halbe Differenz tu zwischen dem Innendurchmesser du des hinteren Hülsenendes 20a und dem Außendurchmesser Du des hinteren Endes 20c1 des Hauptabschnittes 20c der Hülse 20 ist.

Die Bedingungen 1) und 2) erlauben es, daß der Kolbenkopf 19b leicht und gleichmäßig in die Hülse 20 eingesetzt wird. Die Bedingungen 3) und 4) erhöhen unabhängig voneinander die Stabilität der Hülse 20 in der Nähe des vorderen Endes der Zylinderbohrung 1, so daß die übermäßige Deformierung der Hülse 20 verhindert wird.
Die Hülse 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann so modifiziert werden, daß sie keinen Flansch 20d besitzt. In diesem Fall werden die oben erwähnten Konstruktionsmerkmale so verändert, daß der Außendurchmesser Du des hinteren Endes 20c1 des Hauptabschnittes 20c der Hülse 20 durch einen Außendurchmesser Du' des hinteren Hülsenendes 20a der Hülse 20 ersetzt wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Bezug nehmend auf die Fig. 8 bis 19 besitzt ein Kompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform mit Ausnahme der Hülse 20 und der Zylinderbohrung 1. Die Hülse 20 und die Zylinderbohrung 1 besitzen größtenteils den gleichen Aufbau wie in der ersten Ausführungsform. Die Unterschiede werden nachfolgend beschrieben.
Die Hülse 20 dieser Ausführungsform weist des weiteren, eine sich radial nach außen erstreckende Feder 20f bzw. einen Keil auf und der Zylinderblock 2 besitzt eine Federnut 1c zur Aufnahme der Feder 20f, um die Hülse 20 daran zu hindern in der Zylinderbohrung zu drehen. Genauer gesagt besitzt die Hülse 20 die Feder 20f an ihrem einen Ende, das das hintere Hülsenende 20a bildet. In dieser Ausführungsform ist die Feder 20f auf einer Linie angeordnet, die durch die Mitte des eingedrückten Abschnittes 20e geht und senkrecht zur Mittelachse der Hülse 20 steht. Die Zylinderbohrung 1 ist mit der Federnut 1c versehen, die sich an das hintere Ende 2b des Zylinderblocks 2 und an den abgeschnittenen Abschnitt 1b der Zylinderbohrung 1 anschließt. Die Feder 20f ist in der Federnut 1c eingepaßt. Die Feder 20f, die in der Federnut 1c eingepaßt ist, dient dazu, zu verhindern, daß sich die Hülse 20 dreht und auf der inneren Oberfläche der Zylinderbohrung 1 gleitet. Zusätzlich dient die Feder 20f dazu, den eingedrückten Abschnitt 20e nahe des Ansaugventils 5 zu positionieren.
Die Hülse 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt des weiteren dieselben Konstruktionsmerkmale wie die erste Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert wurde.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13 besitzt ein Kompressor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform mit Ausnahme der Hülse 20 und der Zylinderbohrung 1. Die Hülse 20 und die Zylinderbohrung 1 besitzen größtenteils den gleichen Aufbau wie in der ersten Ausführungsform. Die Unterschiede werden nachfolgend beschrieben.
Ein radialer Flansch 20d' gemäß der dritten Ausführungsform besitzt eine ringplattförmige Gestalt mit einer radial konischen Form und einer sich in einer radialen Richtung auswärts allmählich verringernden Dicke. Eine Oberfläche der Ringplatte sieht das erste Hülsenende 20a der Hülse 20 vor und die gegenüberliegende Oberfläche der Ringplatte ist hinsichtlich der Axialrichtung geneigt. Mit anderen Worten, der radiale Flansch 20d' besitzt eine spezielle Ringform, die eine Außenwand mit einer teilweise konischen Gestalt besitzt, und eine Innenwand, die sich an die Innenwand des Hauptabschnittes 20c der Hülse 20 anschließt. Die Außenwand der speziellen Ringform erstreckt sich kegelig von der hinteren Endoberfläche 2a zum Hauptabschnitt 20c der Hülse 20. Ein abgeschnittener Abschnitt 1b' besitzt eine Öffnungsform, die der speziellen Ringform des Flansches 20d' entspricht. Die Öffnungsform des abgeschnittenen Abschnitts 1b' besitzt teilweise eine trichterförmige Gestalt.
Die Hülse 20 ist zusätzlich zu dem Flansch 20d' und dem eingedrückten Abschnitt 20e mit einer Feder 20f' versehen. Die Feder 20f' hat dieselbe Funktion wie die Feder 20f der zweiten Ausführungsform, jedoch besitzt sie eine unterschiedliche Gestalt aufgrund der Form des Flansches 20d'. Die Feder 20f' besitzt einen dreieckigen Querschnitt in einer Ebene, die die Mittelachse der Hülse 20 enthält. Eine Federnut 1c' ist ferner in der Zylinderbohrung 1 vorgesehen und besitzt dieselbe Funktion wie der Abschnitt 1c der zweiten Ausführungsform, jedoch besitzt sie eine andere Gestalt, die der Form der Feder 20f' entspricht.
Die Hülse 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt dieselben Konstruktionsmerkmale wie die erste Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert wurde.
Bezug nehmend auf die Fig. 14 und 15 werden vierte und fünfte Ausführungsformen nachfolgend erläutert. In der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Hülsen 20 in zwei oder mehr Gruppen gruppiert, und in einer der Gruppen der Hülsen 20 ist eine der Hülsen 20 mit einer anderen oder anderen Hülsen 20 mittels Verbindungsabschnitten 20g verbunden, wie in Fig. 14 gezeigt ist. In der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind alle Hülsen 20 mit den benachbarten Hülsen 20 mittels Verbindungsabschnitten 20g verbunden, wie in Fig. 15 gezeigt ist. In der vierten oder der fünften Ausführungsform sorgen die Verbindungsabschnitte 20g für denselben Effekt wie die Feder 20f der zweiten Ausführungsform oder die Feder 20f' der dritten Ausführungsform. Der Zylinderblock 2 besitzt Abschnitte zur Unterbringung der Verbindungsabschnitte 20g anstelle der Federnuten 1c oder 1c' der zweiten oder der dritten Ausführungsform. In der vierten oder der fünften Ausführungsform weist jede Hülse 20 einen radialen Flansch wie den radialen Flansch 20d der ersten Ausführungsform oder den radialen Flansch 20d' der dritten Ausführungsform auf.
Obwohl die Hülse 20 den radialen Flansch in jeder Ausführungsform aufweist, kann die Hülse auch keinen radialen Flansch besitzen. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf verschiedene verstellbare Kompressoren anwendbar, sondern auch auf einen Kompressor mit feststehender Verdrängung. Die vorliegende Erfindung ist auch auf einen Schrägscheibenkompressor anwendbar.

Claims

1. Kompressor (100), der folgende Bauteile aufweist:
einen Zylinderblock (2), der eine erste Endoberfläche (2a) und eine in einer vorbestimmten Richtung gegenüberliegende zweite Endoberfläche (2b) besitzt und mit wenigstens einer Zylinderbohrung (1) ausgestattet ist, die sich von der ersten Endoberfläche (2a) in der vorbestimmten Richtung zur zweiten Endoberfläche (2b) hin erstreckt;
wenigstens eine Hülse (20), die eng in die Zylinderbohrung (1) eingepaßt ist und ein erstes Hülsenende (20a) besitzt, das bündig mit der ersten Endoberfläche (2a) des Zylinderblockes (2) ist, und ein in der vorbestimmten Richtung gegenüber dem ersten Hülsenende (20a) liegendes zweites Hülsenende (20b); und
wenigstens einen Kolben (19), der verschieblich in der Hülse (20) eingesetzt ist, um in der Hülse (20) entlang der vorbestimmten Richtung zwischen einem oberen Totpunkt (D1) nahe dem ersten Hülsenende (20a) und einem dem oberen Totpunkt (D1) gegenüberliegenden unteren Totpunkt (D2) hin- und herbewegbar zu sein, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Hülse (20) in der vorbestimmten Richtung länger als die Länge der Zylinderbohrung (1) ist und aus der Zylinderbohrung (1) herausragt, so daß das zweite Hülsenende (20b) in der vorbestimmten Richtung weg von der zweiten Endoberfläche (2b) des Zylinderblocks (2) positioniert ist.

2. Kompressor (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Länge der Hülse (20) nicht größer als die zweifache Länge der Zylinderbohrung (1) ist.

3. Kompressor (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Zylinderbohrung (1) eine Bohrungsendöffnung in der ersten Endoberfläche (2a) des Zylinderblocks (2) besitzt, wobei der Zyinderblock (2) an einer Öffnungskante der Bohrungsendöffnung abgeschnitten ist, um einen abgeschnittenen Abschnitt (1b) zu bilden, und wobei die Hülse (20) einen radialen Flansch (20d, 20d') besitzt, der sich radial an dem ersten Hülsenende (20a) erstreckt, wobei der radiale Flansch (20d, 20d') eine erste Flanschoberfläche besitzt, die eine Oberfläche des ersten Hülsenendes (20a) bildet, und eine zweite der ersten Flanschoberfläche gegenüberliegende Flanschoberfläche, wobei sich die zweite Flanschoberfläche an einer äußeren Umfangsoberfläche der Hülse anschließt, wobei der radiale Flansch (20d, 20d') in den abgeschnittenen Abschnitt (1b) eingepaßt ist.

4. Kompressor (100) gemäß Anspruch 3, wobei der radiale Flansch (20d, 20d') eine Abmessung besitzt, die etwas größer als diejenige des abgeschnittenen Abschnitts (1b) in der vorbestimmten Richtung ist, bevor der radiale Flansch (20d, 20d') in den abgeschnittenen Abschnitt (1b) eingepaßt ist; und, wobei wenn der Flansch (20d, 20d') in den abgeschnittenen Abschnitt (1b) eingepaßt wird, der radiale Flansch (20d, 20d') in den abgeschnittenen Abschnitt (1b) hineingepreßt und zusammengedrückt wird, so daß die erste Flanschoberfläche des radialen Flansches (20d; 20d') bündig mit der ersten Endoberfläche (2a) des Zylinderblocks (2) ist.

5. Kompressor (100) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der radiale Flansch (20d) eine Ringplattenform besitzt, die eine vorbestimmte Dicke in der vorbestimmten Richtung besitzt, und wobei der abgeschnittene Abschnitt (1b) eine ringförmige Öffnungsgestalt besitzt, die der ringplattenförmigen Gestalt des Flansches (20d) entspricht.

6. Kompressor (100) gemäß Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Dicke in radialer Richtung konstant ist.

7. Kompressor (100) gemäß Anspruch 5, wobei der radiale Flansch (20d') der die ringplattenförmige Gestalt besitzt, radial kegelig ausgebildet ist und eine Dicke besitzt, die sich in der radialen Richtung allmählich nach außen hin verringert, wobei die zweite Flanschoberfläche hinsichtlich der vorbestimmten Richtung geneigt ist, und wobei der abgeschnittenen Abschnitt (1b) eine trichterförmige Gestalt besitzt, die der radial-kegeligen Gestalt des radialen Flansches (20d') entspricht.

8. Kompressor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Hülse (20) aus einem Material besteht, das einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als ein anderes Material des Zylinderblocks (2).

9. Kompressor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Hülse (20) eine rohrförmige Gestalt hat und die folgenden Konstruktionsmerkmale besitzt:
ein Innendurchmesser (du) des ersten Hülsenendes (20a) ist größer als ein Außendurchmesser (Dp) des Kolbens (19);
ein Innendurchmesser (dd) des zweiten Hülsenendes (20b) ist größer als der Innendurchmesser (du) des ersten Hülsenendes (20a);
ein Außendurchmesser (Dd) des zweiten Hülsenendes (20b) ist nicht größer als ein Außendurchmesser (Du') des ersten Hülsenendes (20a) oder, wenn der radiale Flansch (20d, 20d') an dem ersten Hülsenende (20a) vorgesehen ist, als ein Außendurchmesser (Du) eines Endes (20c1) eines Hauptabschnittes (20c) der Hülse (20) mit Ausnahme des radialen Flansches (20d, 20d');
eine Wanddicke (Td) der Hülse am zweiten Hülsenende (20b), die die halbe Differenz zwischen den Außen- und Innendurchmessern (Dd, dd) des zweiten Hülsenendes (20b) ist, ist kleiner als eine andere Wanddicke (du) der Hülse an dem ersten Hülsenende (20a), die eine halbe Differenz (tu) zwischen dem Innendurchmesser (du) des ersten Hülsenendes (20a) und dem Außendurchmesser (Du') des ersten Hülsenendes (20a) ist, oder, wenn der radiale Flansch (20d, 20d') an dem ersten Hülsenende (20a) vorgesehen ist, als der Außendurchmesser (Du) eines Endes (20c1) eines Hauptabschnittes (20c) der Hülse (20) mit Ausnahme des radialen Flansches (20d, 20d').

10. Kompressor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, der des weiteren eine Ventilplatte (6), ein Ansaugventil (5) und ein Auslaßventil (7) aufweist, wobei die Ventilplatte (6) eine erste Ventilplattenoberfläche (6a) und eine zweite Ventilplattenoberfläche (6b) besitzt und wenigstens mit einem Paar Ansaug- und Auslaßöffnungen (21, 22) versehen ist, die sich zwischen den ersten und zweiten Ventilplattenoberflächen (6a, 6b) erstrecken, wobei die Ventilplatte (6) fest auf der ersten Endoberfläche (2a) des Zylinderblocks (2) befestigt ist, wobei die erste Ventilplattenoberfläche (6a) der ersten Endoberfläche (2a) des Zylinderblocks (2) gegenüberliegt, so daß das Paar Ansaug- und Auslaßöffnungen (21, 22) der Ventilplatte (6) entsprechend einem inneren Raum der Hülse (20) angeordnet ist, wobei das Ansaugventil (5) fest auf der ersten Ventilplattenoberfläche (6a) der Ventilplatte (6) montiert ist, um die Ansaugöffnung (21) wahlweise zu öffnen und zu schließen, wobei das Auslaßventil (7) fest auf der zweiten Ventilplattenoberfläche (6b) der Ventilplatte montiert ist, um die Auslaßöffnung (22) wahlweise zu öffnen und zu schließen, wobei die Hülse (20) einen radial nach außen gebogenen Abschnitt (20e) besitzt, der teilweise an einer Öffnungskante des ersten Hülsenendes (20a) ausgebildet ist, wobei der eingedrückte Abschnitt (20e) einem Teil des Ansaugventils (5) entspricht, um eine maximale Öffnungsfläche des Ansaugventils (5) zu regeln.

11. Kompressor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Hülse (20) eine radial nach außen hervorstehende Feder (20f, 20f') besitzt und der Zylinderblock (2) eine Federnut (1c, 1c') besitzt, die die Feder (20f, 20f') aufnimmt, um zu verhindern, daß die Hülse (20) in der Zylinderbohrung (1) dreht.

12. Kompressor (100) gemäß Anspruch 11, wobei die Feder radial aus dem radialen Flansch (20d, 20d') nach außen vorsteht und sich die Federnut kontinuierlich von dem abgeschnittenen Abschnitt (1c, 1c') erstreckt.

13. Kompressor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, der des weiteren zwei oder mehrere Zylinderbohrungen (1) und zwei oder mehrere Hülsen (20) aufweist, von denen alle den selben Aufbau wie er in den Ansprüchen 1 bis 12 definiert wurde, besitzen, wobei die zwei oder mehr Hülsen (20) durch wenigstens einen Verbindungsabschnitt (20g) miteinander verbunden sind.

14. Kompressor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, der des weiteren eine Taumelscheibe (17) aufweist, wobei der Kolben (19) in der Hülse (20) entlang der vorbestimmten Richtung in Abhängigkeit von einer Drehung der Taumelscheibe (17) hin- und hergeht.

15. Kompressor (100) gemäß Anspruch 14, der des weiteren ein Gehäuse (2c, 4) aufweist, das mit dem Zylinderblock (2) verbunden ist, um eine Kurbelkammer (3) angrenzend an der zweiten Endoberfläche (2b) des Zylinderblocks (2) zu bilden, wobei die Taumelscheibe (17) in der Kurbelkammer (3) drehbar angeordnet ist und mit dem Kolben (19) gekoppelt ist, wobei sich das zweite Hülsenende (20b) in der Kurbelkammer (3) befindet.