DE19515658C2 - Taumelscheibenkompressor mit schwenkbarer Taumelscheibe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Taumelscheiben­ kompressor mit variabler Förderleistung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, beispielsweise zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage

Bekannte Taumelscheibenkompressoren mit variabler Förderlei­ stung sind beispielsweise in der JP-OS 52-96407 und in dem nicht geprüften JP-GM 1-114988 beschrieben. Die bekannten Taumelscheibenkompressoren mit variabler Förderleistung um­ fassen einen Gelenkmechanismus zur Kontrolle des Schwenkwin­ kels der Taumelscheibe zur Änderung der Förderleistung des Kompressors. Der Gelenkmechanismus gemäß der zitierten Ge­ brauchsmusterschrift besitzt typischerweise den in Fig. 6 und 7 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Aufbau.

Im einzelnen besitzt der bekannte Kompressor eine Antriebs­ welle 90, eine Taumelscheibe 93 und einen Rotor 91. Die Tau­ melscheibe 93 besitzt eine obere Totpunktposition T oberhalb der Zeichenebene in Fig. 6, in der ein Kolben seinen Kompres­ sionshub beendet.

Bei dem bekannten Gelenkmechanismus, der insgesamt mit dem Bezugszeichen K bezeichnet ist, ist der Rotor 91 auf seiner einen Seite an der Antriebswelle 90 befestigt und besitzt ein Langloch 91a mit einer Mittelachse S, welche parallel zu einer Ebene verläuft, die durch die Drehachse O der Antriebs­ welle 90 und die obere Totpunktposition T der Taumelscheibe 93 hindurchgeht, und welche ferner, wie dies in Fig. 7 ge­ zeigt ist, bezüglich der Drehachse O der Antriebswelle 90 von einer äußeren Position schräg in Richtung auf eine innere Position verläuft. Das Langloch 91a besitzt ausgedehnte Wände, welche senkrecht zur Mittelachse S gerade sind. Ein Verbindungszapfen 92 sitzt gleitverschieblich in dem Langloch 91a, und die Taumelscheibe 93 ist mit Hilfe eines Bügels 93a schwenkbar an dem Verbindungszapfen 92 angelenkt. An der Tau­ melscheibe 93 kann eine Taumelplatte (nicht gezeigt) gleitbe­ weglich befestigt sein. In die Zylinderbohrungen sind Kolben eingesetzt, und zwischen der Taumelplatte und den Kolben sind Kolbenstangen vorgesehen.

Bei dem bekannten Kompressor wird die Drehbewegung der An­ triebswelle 90 auf die Taumelscheibe 93 zum Antreiben dersel­ ben zu einer Drehbewegung mit Hilfe des Gelenkmechanismus K übertragen, und die Drehbewegung der Taumelscheibe 93 wird in eine Taumelbewegung der Taumelplatte umgewandelt, so daß die Drehbewegung der Taumelscheibe 93 letztlich in eine Hin- und Herbewegung der Kolben umgewandelt wird.

Gleichzeitig hat der Gelenkmechanismus K die Funktion, den Schwenkwinkel der Taumelscheibe 93 in Abhängigkeit von dem Druck in der Kurbelkammer zu steuern, der seinerseits mit Hilfe eines Steuer- bzw. Regelventils (nicht gezeigt) kon­ trolliert wird, um den Hub der Kolben zur Veränderung der Förderleistung des Kompressors zu variieren.

Während des Betriebes des Kompressors wird die Taumelbewegung der Taumelscheibe 93 und der Taumelplatte durch die vorgege­ bene Krümmung des Langlochs 91a derart kontrolliert, daß sich die obere Totpunktposition der Taumelscheibe 93 unabhängig von der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 93 nicht nach vorn oder hinten verändert, so daß folglich der Freiraum am freien Ende der Kolben, wenn diese ihren oberen Totpunkt passieren, im wesentlichen auf dem Wert Null gehal­ ten wird.

Bei diesem Kompressortyp wirkt jedoch auf einen Teil der Taumelscheibe 93 (auf die rechte Hälfte in Fig. 6), welcher sich in Drehrichtung der Antriebswelle 90 hinter der oberen Totpunktposition T befindet, eine Ansaugkraft ein, da während des Saughubes auf die Kolben eine Ansaugkraft einwirkt. Außerdem wirkt auf einen Teil der Taumelscheibe 93 (auf die linke Hälfte in Fig. 6), welcher sich in Drehrichtung der Antriebswelle 90 vor der oberen Totpunktposition T befindet, eine Kompressionskraft ein, da auf die Kolben während des Kompressionshubs derselben eine Kompressionskraft einwirkt. Bei dem bekannten Kompressor hat daher ein Teil der Taumel­ scheibe 93 (nachstehend als Ansaugseite bezeichnet), welcher sich in Drehrichtung der Antriebswelle 90 hinter der oberen Totpunktposition T befindet, die Tendenz, sich von dem Rotor 90 wegzubewegen, während ein anderer Teil der Taumelscheibe 93 (nachstehend als Kompressionsseite bezeichnet), welcher sich in Drehrichtung der Antriebswelle 90 vor der oberen Tot­ punktposition T befindet, die Tendenz hat, sich auf den Rotor 90 zuzubewegen.

Bei dem betrachteten Kompressor gemäß dem Stande der Technik ist die Taumelscheibe 93 an der Antriebswelle 90 mittels einer zylindrischen Buchse (nicht gezeigt) gehaltert, von welcher Schwenkzapfen senkrecht zur Drehachse O der Antriebs­ welle 90 abstehen, so daß die Taumelscheibe nicht nur eine Gleitbewegung relativ zu der Antriebswelle 90 ausführen kann, sondern auch nach vorn und hinten schwenken kann. Daher kann gesagt werden, daß die Taumelscheibe 93 daran gehindert wird, relativ zu dem Rotor 91 unter dem Einfluß der oben beschrie­ benen Ansaugkraft bzw. Kompressions-Reaktionskraft nach rechts oder links bzw. nach vorn oder hinten zu schwenken.

Die zylindrische Buchse und die Schwenkzapfen sollten jedoch ein geringes Spiel haben, um der Taumelscheibe 93 eine Bewe­ gung sowie ein Kippen nach vorn oder hinten bezüglich der An­ triebswelle zu ermöglichen. Die Taumelscheibe 93 hat daher die Tendenz, unter dem Einfluß der- Ansaugkraft und der Kom­ pressions-Reaktionskraft bezüglich des Rotors 93 eine leicht schräge Lage einzunehmen (wie dies in Fig. 6 durch den Winkel a angedeutet ist), so daß der Verbindungszapfen 92 mit den Wänden des Langlochs 91a einen Punktkontakt herstellt, wie dies in Fig. 6 und 7 durch das Bezugszeichen I angedeutet ist. Die Ansaugkraft und die Kompressions-Reaktionskraft werden also an den Kontaktpunkten I abgestützt.

Das Drehmoment, welches von der Antriebswelle 90 über den Rotor 91 und den Gelenkmechanismus K auf die Taumelscheibe 93 übertragen wird, wird ebenfalls an den Kontaktpunkten I auf­ genommen, wenn die Taumelscheibe 93 bezüglich des Rotors 93 mehr oder weniger stark geneigt ist.

Bei dem konventionellen Kompressor besteht somit die Möglich­ keit, daß an dem Gelenkmechanismus K, der das Kippen der Tau­ melscheibe kontrolliert, beim Arbeiten des Kompressors mit hoher Drehzahl oder unter hoher Last ein abnormaler Ver­ schleiß auftritt, der zu einer verkürzten Lebensdauer führt. Dieses Problem ergibt sich auch bei dem bekannten Kompressor gemäß der JP-OS 52-96407. Weiterhin ergibt sich ein ähnliches Problem auch dann, wenn eine sphärische Buchse verwendet wird, um die Taumelscheibe schwenkbar und drehbar zu haltern und auf diese Weise die Herstellung des Kompressors zu er­ leichtern, und wenn zu beiden Seiten der oberen Totpunktpo­ sition der Taumelscheibe Gelenkmechanismen angeordnet sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik wurde in der nicht vorveröffentlichten JP-A-6-288 347 ein Kompressor mit einem neuen Gelenkmechanismus K mit einem Paar von Gelenkelementen vorgeschlagen. Dieser neue Gelenkmecha­ nismus K ist in Fig. 8 der Zeichnung gezeigt. Der Gelenkme­ chanismus K umfaßt ein Paar von Stützarmen 81 und 82, die von einem Rotor 80 zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition T (oberhalb der Zeichenebene von Fig. 8) der Taumelscheibe 83 von dem Rotor 80 nach hinten in Richtung auf die Taumelschei­ be 83 abstehen sowie zwei Führungszapfen 86 und 87, deren eine Enden zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition T der Taumelscheibe 83 an Bügeln 84 und 85 der Taumelscheibe 83 be­ festigt sind. Dabei besitzt jeder Stützarm 81 bzw. 82 eine kreisrunde Öffnung 81a bzw. 82a, die sich parallel zu einer Ebene erstreckt, die durch die Drehachse O der Antriebswelle 88 und die obere Totpunktposition T hindurchgeht und die be­ züglich der Drehachse O der Antriebswelle 88 von einer äuße­ ren Position in Richtung auf eine innere Position verläuft. Jeder Führungszapfen 86 und 87 trägt an seinem äußeren Ende eine daran befestigte Kugel 86a bzw. 87a, wobei die Kugeln 86a und 87a beide denselben Durchmesser haben und in die zu­ geordneten Öffnungen 81a bzw. 82a der Stützarme 81 und 82 eingepaßt sind. An der Antriebswelle 88 ist eine sphärische Buchse 89 angebracht, um die Taumelscheibe 83 zu tragen, wo­ bei die sphärische Buchse 89 bezüglich der Antriebswelle 88 längs der Drehachse O derselben gleitverschieblich ist.

Auch bei diesem Kompressor ergibt sich noch das Problem, daß aufgrund von Druckänderungen in den Zylinderbohrungen (nicht gezeigt) Geräusche und Vibrationen auftreten.

Bei dem betrachteten Kompressor ergibt sich in Querrichtung unvermeidlich ein Fehler /l₁-10/ zwischen dem Abstand l₁ zwischen den Mittelpunkten der kreisrunden Öffnungen 81a und 82a und dem Abstand 10 zwischen den Mittelpunkten der Kugeln 86a und 87a, wobei dieser Fehler eine Folge der Fertigungs­ toleranzen bei der Herstellung der Gelenkbauteile ist. Beim Zusammenbau des Kompressors ist es daher erforderlich, diesen Fehler /l₁-l₀/ dadurch auszugleichen, daß folgende Bedin­ gung erfüllt wird:

/l₁-l₀/ (d₁-d₀),

wobei d₁ der Durchmesser der kreisrunden Öffnungen 81a und 82a ist und wobei d₀ der Durchmesser der Kugeln 86a und 87a ist. Bei dem betrachteten Kompressor muß also der Durchmesser d₁ der kreisrunden bzw. zylindrischen Öffnungen oder Bohrun­ gen 81a und 82a vergleichsweise größer sein als der Durchmes­ ser d₀ der Kugeln 86a und 87a, um den Fehler in Querrichtung /l₁-l₀/ auszugleichen. Daher ergibt sich zwischen den kreisrunden Öffnungen 81a und 82a und den Kugeln 86a und 87a ein beträchtliches Spiel, so daß die Kugeln 86a und 87a in den kreisrunden Öffnungen 81a und 82a relativ frei beweglich und locker angeordnet sind, statt im Gleitsitz in diese Öff­ nungen eingepaßt zu sein.

Bei dem auf die beschriebene Weise aufgebauten Kompressor ändert sich die resultierende Kraft der Ansaugkraft und der Kompressions-Reaktionskraft, die von den Kolben auf die Tau­ melscheibe 83 ausgeübt wird, in ihrer Größe und ihrem An­ griffspunkt in Abhängigkeit von Druckänderungen in den Zylin­ derbohrungen. Wenn beispielsweise das Kompressionsverhältnis höher ist, existiert der Angriffspunkt der resultierenden Kompressionskraft in einer Position zwischen den kreisrunden Öffnungen 81a und 82a, und in dieser Situation drückt die re­ sultierende Kompressionskraft beide Kugeln 86a und 87a nach vorn, so daß sie sich folglich an den vorderen Oberflächen der kreisrunden bzw. zylindrischen Öffnungen 81a und 82a ab­ stützen.

Wenn das Kompressionsverhältnis niedriger ist oder wenn der Druck in der Kurbelkammer zunimmt, wird der Angriffspunkt für - die resultierende Kraft zur Kompressionsseite (ungefähr in die linke Hälfte von Fig. 8) verlagert und liegt nicht mehr in einer Position zwischen den kreisrunden Öffnungen 81a und 82a. In dieser Situation arbeiten die Kugel 87a und die kreisrunde Öffnung 82a auf der Kompressionsseite wie ein Ge­ lenk, so daß eine nach hinten gerichtete Kraft auf die Kugel 86a auf der Ansaugseite einwirkt. Diese nach hinten gerichte­ te Kraft wird von der rückwärtigen Oberfläche der kreisrunden Öffnung 81a aufgenommen.

Es ist wünschenswert, daß die zylindrischen Bohrungen bzw. die kreisrunden Öffnungen 81a und 82a die Kraft konstant nur mit ihren vorderen Oberflächen oder nur mit ihren hinteren Oberflächen aufnehmen; die kreisrunden Öffnungen 81a und 82a nehmen jedoch die Kraft alternierend mit ihren vorderen und hinteren Oberflächen auf, da der Druck in den Zylinderbohrun­ gen sich ständig in Abhängigkeit davon ändert, ob ein Saug­ hub, ein Kompressionshub oder das Ausstoßen des komprimierten Fluids durch den Kompressor erfolgt, und da sich der An­ griffspunkt der resultierenden Kraft in Abhängigkeit von der zyklischen Druckänderung in den Zylinderbohrungen ändert. Wenn daher das Spiel zwischen der kreisrunden Öffnung 81a und der Kugel 86a einen solchen Wert hat, daß letztere frei und locker beweglich eingepaßt ist, anstatt gleitverschieblich eingepaßt zu sein, dann ist dieses Spiel zu groß, und es treten Geräusche und Vibrationen ein, da die nach vorne und hinten gerichteten Kräfte alternierend von der vorderen und der hinteren Oberfläche der kreisrunden Öffnung 81a aufgenom­ men werden.

Bei dem Kompressor mit den Führungszapfen 86 und 87 und mit den daran befestigten Kugeln 86a und 87a stehen die kreisrun­ den Öffnungen 81a und 82a außerdem dann, wenn der Breiten­ bzw. Abstandsfehler /l₁-l₀/ von dem minimal zulässigen Be­ reich aufgefangen wird, d. h. wenn folgende Verknüpfung vor­ liegt:

/l₁-l₀/ = (d₁-d₀)

stets in Kontakt mit den Punkten der Kugeln 86a und 87a auf der in Drehrichtung vorderen Seite bzw. auf der in Drehrich­ tung hinteren Seite, so daß das Drehmoment von den beiden kreisrunden Öffnungen 81a und 82a, von den beiden Kugeln 86a und 87a und von den beiden Führungszapfen 86 und 87 auf die Taumelscheibe 83 übertragen wird. Wenn in diesem Fall die Taumelscheibe 83 aufgrund der Ansaugkraft und der Kompres­ sions-Reaktionskraft, wie oben beschrieben, nach rechts oder links geschwenkt wird oder wenn auf die Taumelscheibe 83 eine Schubkraft durch die Kompressions-Reaktionskraft ausgeübt wird, ist mindestens einer der Führungszapfen 86 und 87 einer Belastung unterworfen, und die Lebensdauer der Teile wird da­ durch verkürzt.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der vorliegenden Er­ findung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Taumelschei­ benkompressor mit variabler Förderleistung anzugeben, bei dem der Verschleiß der Elemente des Gelenkmechanismus selbst dann, wenn die Taumelscheibe nach rechts oder links verdreht wird, auf ein Minimum reduziert ist. Dabei wird gleichzeitig angestrebt, die Kosten für die Herstellung des Kompressors und die Lagerhaltung zu reduzieren.

Die gestellte Aufgabe wird durch einen gattungsgemäßen Kom­ pressor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Kompressors, daß die Fertigungs- und Lagerhaltungskosten vergleichsweise gering sind, daß eine überlegene Lebenserwartung der einzelnen Bau­ teile und damit des Kompressors insgesamt erreicht wird und daß Geräusche und Vibrationen infolge von Druckänderungen in den Zylinderbohrungen auf ein Minimum reduziert werden.

Im einzelnen wird gemäß der Erfindung ein Taumelscheiben­ kompressor mit variabler Förderleistung angegeben, der ein Gehäuse mit einer Kurbelkammer, einer Ansaugkammer, einer Auslaßkammer und Zylinderbohrungen umfaßt, wobei die Zylin­ derbohrungen mit der Kurbelkammer, der Ansaugkammer und der Auslaßkammer verbunden bzw. verbindbar sind. In jeder der einzelnen Zylinderbohrungen ist ein Kolben angeordnet, und in dem Gehäuse ist eine Antriebswelle derart drehbar gelagert, daß sie in einer vorgegebenen Drehrichtung zu einer Drehung um ihre Drehachse antreibbar ist. In der Kurbelkammer ist eine Taumelscheibe angeordnet, die bezüglich der Antriebswel­ le drehbar und schwenkbar ist und eine obere Totpunktposition aufweist. Zwischen der Taumelscheibe und den Kolben sind fer­ ner Umsetzeinrichtungen vorgesehen, um die Dreh- und Taumel­ bewegung der Taumelscheibe in eine Hin- und Herbewegung der Kolben umzusetzen. In der Kurbelkammer ist ferner auf der Antriebswelle ein Rotor drehfest montiert. Zwischen dem Rotor und der Taumelscheibe ist ein Gelenkmechanismus angeordnet, um den Schwenk- bzw. Neigungswinkel der Taumelscheibe zur Änderung der Förderleistung des Kompressors in Abhängigkeit vom Druck in der Kurbelkammer zu kontrollieren. Gemäß der Erfindung ist der Kompressor dabei dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkmechanismus ein Paar Stützarme umfaßt, die sich zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition von dem Rotor in Richtung auf die Taumelscheibe erstrecken, wobei jeder der Stützarme eine Öffnung aufweist, die parallel zu einer Ebene verläuft, die durch die Drehachse der Antriebswelle und die obere Totpunktposition hindurchgeht, wobei jede Öffnung be­ züglich der Drehachse der Antriebswelle von außen nach innen verläuft. Der Gelenkmechanismus umfaßt dabei außerdem zwei Führungszapfen, deren eines Ende zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition an der Taumelscheibe befestigt ist und an deren anderem Ende jeweils eine Kugel befestigt ist, wobei jede der Kugeln in eine der Öffnungen der Stützarme eingepaßt ist. Dabei ist das Spiel zwischen der einen Öffnung und der zugehörigen Kugel zumindest in Drehrichtung der Antriebswelle gemessen im wesentlichen Null und kleiner als das in dersel­ ben Richtung gemessene Spiel zwischen der anderen Öffnung und der zugehörigen Kugel. Zum Ändern des Spiels haben entweder die Öffnungen oder die Kugeln unterschiedliche Größen.

Bei dieser Ausgestaltung werden die Kugeln an den Führungs­ zapfen in die Öffnungen eingepaßt und halten einen linienför­ migen Kontakt mit der Wand der Öffnungen aufrecht, um für eine Abstützung der Ansaugkraft, der Kompressions-Reaktions­ kraft und des Drehmoments zu sorgen, und zwar selbst dann, wenn die Taumelscheibe nach rechts oder links verdreht ist. Ferner sind die Öffnungen bei diesem Kompressor senkrecht zur Drehachse des Rotors angeordnet, so daß das Drehmoment, wel­ ches von der Antriebswelle auf den Rotor übertragen wird, leicht auf die Kugeln übertragen werden kann.

Bei dem betrachteten Kompressor ergibt sich unvermeidlich ein Abstandsfehler, der jedoch aufgrund der Tatsache ausgeglichen wird, daß das Spiel zwischen einer Öffnung und der zugehöri­ gen Kugel im wesentlichen Null ist, während das Spiel zwi­ schen der anderen Öffnung und der zugehörigen Kugel relativ groß ist.

Bei dem in der beschriebenen Weise aufgebauten Kompressor ändern sich im Hinblick auf die resultierende Kraft aus der Ansaugkraft und der Kompressions-Reaktionskraft, welche über die Kolben auf die Taumelscheibe einwirkt, die Größe und der Angriffspunkt dieser resultierenden Kraft ständig in Ab­ hängigkeit von den Druckänderungen in den Zylinderbohrungen. In diesem Fall wirken bei zyklischer Änderung des Druckes in den Zylinderbohrungen während des Saughubs, des Kompressions­ hubs und des Ausstoßens nach vorne und nach hinten gerichtete Kräfte auf die auf der Ansaugseite befindliche Kugel ein, wo­ bei die nach vorn und nach hinten gerichteten Kräfte von der vorderen bzw. der hinteren Oberfläche der Öffnung aufgenommen werden, bei der es sich vorzugsweise um diejenige Öffnung handelt, die bezüglich der zugehörigen Kugel ein Spiel hat, welches im wesentlichen Null ist.

Da die Kugel auf der Ansaugseite gleitverschieblich in die kreisrunde Öffnung eingepaßt ist, ist das Spiel dabei nicht so groß, daß Geräusche oder Vibrationen verursacht werden könnten, und zwar unabhängig von den zyklischen Druckänderun­ gen in den Zylinderbohrungen.

Speziell wird dann, wenn die Kugel auf der Ansaugseite gleit­ verschieblich in die zugehörige Öffnung eingepaßt ist und wenn die Kugel auf der Kompressionsseite in der kreisrunden Öffnung frei beweglich eingesetzt ist, das Drehmoment haupt­ sächlich von der auf der Ansaugseite befindlichen Öffnung auf die zugehörige Kugel übertragen, während von der Öffnung auf der Kompressionsseite kein ins Gewicht fallendes Drehmoment auf die zugehörige Kugel übertragen wird. Daher wird die Kugel auf der Ansaugseite keinerlei Vibrationen oder Geräu­ sche erzeugen, und die Führungszapfen werden selbst dann keiner Belastung bzw. Spannung unterworfen, wenn die Taumel­ scheibe aufgrund der Ansaugkraft und der Kompressions-Reak­ tionskraft die Tendenz hat, sich nach rechts oder links zu verdrehen.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Öffnungen kreisrunde Querschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern.

Vorzugsweise haben die Kugeln identische Durchmesser, wobei eine der Kugeln, die in Drehrichtung der Antriebswelle auf der Rückseite bzw. hinter der oberen Totpunktposition liegt, einen Durchmesser hat, der im wesentlichen identisch zum Durchmesser der Kugel ist, und die andere kreisrunde Öffnung, die sich in Drehrichtung der Antriebswelle bezüglich des Tot­ punkts auf der Vorderseite bzw. vor dem Totpunkt befindet, einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser der ersten kreisrunden Öffnung.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel hat eine der Öffnungen einen kreisrunden Querschnitt, während die andere einen länglichen Querschnitt mit einer kurzen Achse parallel zur Achse der Antriebswelle und einer langen Achse in Drehrichtung der Antriebswelle aufweist, wobei eine solche Öffnung mit länglichem Querschnitt nachstehend auch als Lang­ loch bezeichnet wird.

In dem betrachteten Fall haben die Kugeln identische Durch­ messer, und die kreisrunde Öffnung, die sich in Drehrichtung der Antriebswelle auf der Rückseite der oberen Totpunktposi­ tion befindet, besitzt einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kugel ist, während die längliche Öffnung sich in Drehrichtung der Antriebswelle auf der Vor­ derseite des oberen Totpunkts befindet, wobei die lange Achse der länglichen Öffnung größer ist als der Durchmesser der Kugel und die kurze Achse im wesentlichen gleich dem Durch­ messer der Kugel.

Gemäß einer Alternative haben die Kugeln jeweils den gleichen Durchmesser, und die kreisrunde Öffnung befindet sich in Drehrichtung der Antriebswelle auf der Vorderseite der oberen Totpunktposition und besitzt einen Durchmesser, der im we­ sentlichen gleich dem Durchmesser der Kugel ist, während die längliche Öffnung in Drehrichtung der Antriebswelle auf der Rückseite des oberen Totpunkts vorgesehen ist, wobei die lange Achse der länglichen Öffnung größer ist als der Durch­ messer der Kugel und die kurze Achse im wesentlichen iden­ tisch mit dem Durchmesser der Kugel.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand von Zeichnungen in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung von Teilen des Gelenk­ mechanismus des Kompressors gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Taumelscheibe längs der Linie III-III in dieser Figur;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gelenkmechanismus eines Kompressors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil des Gelenkmechanismus eines Kompressors gemäß einem dritten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Gelenkmechanismus eines konventionellen Kompressors, teilweise im Schnitt;

Fig. 7 einen Querschnitt durch den in Fig. 6 gezeigten Rotor;

Fig. 8 eine Draufsicht in Form einer Explosionsdarstellung eines Gelenkmechanismus eines Kompressors, auf dem die vorliegende Erfindung basiert (früherer Vor­ schlag), teilweise im Schnitt; und

Fig. 9 eine Seitenansicht der Elemente eines Gelenkmecha­ nismus eines Kompressors gemäß einem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 3 einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Kompressor umfaßt ein Gehäuse, welches aus einem Zylinder­ block 1, einem vorderen, mit dem vorderen Ende des Zylinder­ blocks 1 verbundenen Gehäuse 2 und einem hinteren, mit dem hinteren Ende des Zylinderblockes 1 verbundenen Gehäuse 3 besteht, wobei zwischen dem Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 3 eine Ventilplatte 4 angeordnet ist. In dem Zylin­ derblock 1 und dem vorderen Gehäuse 2 ist eine Kurbelkammer 5 ausgebildet, in der eine Antriebswelle 6 angeordnet ist. Die Antriebswelle 6 ist mittels Lagern 7a und 7b drehbar gela­ gert. In dem Zylinderblock 1 sind rund um die Antriebswelle 6 Zylinderbohrungen 9 angeordnet, und in die einzelnen Zylin­ derbohrungen 9 ist jeweils ein Kolben 10 gleitverschieblich eingesetzt.

Ein Rotor 16 ist in der Kurbelkammer 5 drehfest auf der An­ triebswelle 6 montiert; außerdem ist in der Kurbelkammer 5 auf der Antriebswelle 6 eine Buchse mit sphärischer Mantel­ fläche bzw. eine sphärische Buchse 12 gleitverschieblich an­ geordnet. Eine Druckfeder 13 ist zwischen dem Rotor 16 und der sphärischen Buchse 12 angeordnet, um diese in Richtung auf das hintere Gehäuse 3 vorzuspannen. Eine Taumelscheibe 14 wird von der sphärischen Buchse 12 drehbar und schwenkbar ge­ tragen. Die Taumelscheibe 14 besitzt auf ihrer einen Seite eine schräge Stützfläche 14a, die sich an den Rotor 16 anle­ gen kann, um die Kippbewegung der Taumelscheibe bei zunehmen­ dem Kippwinkel zu begrenzen, wenn sich die Druckfeder in ihrem am stärksten zusammengedrückten Zustand befindet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Außerdem wird die Kippbewegung der Taumelscheibe bei abnehmendem Kippwinkel durch einen An­ schlag 30 begrenzt, der auf der Antriebswelle 6 befestigt ist und an den sich die sphärische Buchse 12 anlegen kann, wenn die Druckfeder 13 auf ihre größte Länge ausgedehnt ist.

Halbrunde Schuhe 15 sind zwischen der Taumelscheibe 14 und den Kolben 10 angeordnet, um die Dreh- und Taumelbewegung der Taumelscheibe 14 in eine Hin- und Herbewegung der Kolben um­ zuwandeln. Die flachen Seiten der Schuhe 15 stehen in Kontakt mit den Oberflächen im Randbereich der Taumelscheibe 14, wäh­ rend die sphärischen Oberflächen der Schuhe 15 in Eingriff mit halbkugelförmigen Ausnehmungen der Kolben 10 stehen. Die Kolben 10 werden somit über die Schuhe 15 mit der Taumel­ scheibe 14 verbunden und können in den Zylinderbohrungen eine Hin- und Herbewegung ausführen. Die Taumelscheibe 14 besitzt ferner eine obere Totpunktposition T, in der die einzelnen Kolben 10 jeweils ihren Kompressionshub beenden.

Der Kompressor umfaßt einen Gelenkmechanismus K zum Steuern der Kippbewegung der Taumelscheibe 14 zur Änderung der För­ derleistung des Kompressors. Der Gelenkmechanismus K umfaßt zwei Bügel 19A und 19B, die von der Vorderseite der Taumel­ scheibe 14 zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition T der Taumelscheibe abstehen, derart, daß sich die Antriebswelle 6, von der oberen Totpunktposition T aus gesehen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, zwischen den Bügeln 19A und 19B befindet. Führungszapfen 18A und 18B sind mit ihrem einen Ende an den Bügeln 19A und 19B befestigt und tragen an ihrem anderen Ende jeweils eine Kugel 18a bzw. 18b.

Der Gelenkmechanismus K umfaßt ferner ein Paar von Stützarmen 17A und 17B, die nach hinten vom oberen Teil der Rückseite des Rotors 16 parallel zur Drehachse O der Antriebswelle ab­ stehen und die den Führungszapfen 18A und 18B gegenüberlie­ gen. In den Stützarmen 17A und 17B sind kreisrunde Öffnungen bzw. zylindrische Bohrungen 17a und 17b derart angeordnet, daß sie sich parallel zu einer Ebene erstrecken, die durch die Drehachse O der Antriebswelle 6 und die obere Totpunkt­ position T der Taumelscheibe 14 hindurchgeht, wobei die Boh­ rungen 17a und 17b bezüglich der Drehachse O der Antriebs­ welle 6 schräg nach innen und hinten verlaufen. Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt jede der zylindrischen Bohrungen 17a und 17b eine gerade Mittellinie S und verläuft derart, daß die obere Totpunktposition T für die Kolben 10 selbst dann konstant bleibt, wenn sich der Kippwinkel der Taumelscheibe 14 ändert. Die zylindrischen Bohrungen 17a und 17b sind mittels eines Bohrers oder auf andere Weise maschinell hergestellt, wobei ihr Querschnitt senkrecht zur Mittellinie S exakt kreisförmig ist. Die Kugeln 18a und 18b an den Führungszapfen 18A und 18B sind drehbar und gleitverschieblich in die kreisrunden zylin­ drischen Bohrungen 17a bzw. 17b eingepaßt.

Ein wichtiges Merkmal des betrachteten Kompressors besteht in der Verknüpfung zwischen den zylindrischen Bohrungen 17a und 17b und den Kugeln 18a und 18b. Im einzelnen besteht bei einem Kompressor der betrachteten Art unvermeidlich ein Längenunterschied /l₁-l₀/ zwischen dem Abstand l₁ zwischen den Mittelpunkten der zylindrischen Bohrungen 17a und 17b und dem Abstand 10 zwischen den Mittelpunkten der Kugeln 18a und 18b, was auf die Fertigungstoleranzen zurückzuführen ist. Bei dem betrachteten Kompressor haben die beiden Kugeln 18a und 18b jeweils denselben Durchmesser d₀, während die zylindri­ sche Bohrung 17a, welche in Drehrichtung der Antriebswelle 6 (in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeutet) bezüglich der oberen Totpunktposition T auf der Rückseite (Saugseite) angeordnet ist, den Durchmesser d₂ hat, der nur geringfügig größer ist 315 der Durchmesser d₀ der Kugel 18a, und die zylindrische Bohrung 17b, die sich, bezogen auf die Drehrichtung der An­ triebswelle 6, bezüglich der oberen Totpunktposition T auf der Vorderseite (Kompressionsseite) befindet, den Durchmesser d₃ hat, der deutlich größer ist als der Durchmesser d₂ der zylindrischen Bohrung 17a.

Die Differenz der Abstände /l₁-l₀/ wird folglich aufgrund der Tatsache ausgeglichen, daß die zylindrische Bohrung 17b auf der Kompressionsseite größer ist als die zylindrische Bohrung 17a auf der Saugseite. Daher kann festgestellt wer­ den, daß die zylindrische Bohrung 17a auf der Saugseite einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kugel 18a ist, da es nicht erforderlich ist, zwischen der Öffnung 17a und der Kugel 18a ein Spiel vorzusehen, welches größer ist als das Spiel, welches benötigt wird, damit die Kugel 18a in der zylindrischen Bohrung 17a gleiten kann. Die Kugel 18a auf der Saugseite ist somit ausreichend exakt in die zylindrische Bohrung 17a eingepaßt, während die Kugel 18b frei beweglich und locker in die zylindrische Bohrung 17b eingepaßt ist. Da die Kugeln 18a und 18b beide denselben Durchmesser d₀ haben, ist es nicht erforderlich, einen Unter­ schied zwischen der Kugel 18a auf der Saugseite und der Kugel 18b auf der Kompressionsseite zu machen, wodurch die Ferti­ gung vereinfacht wird.

Das hintere Gehäuse 3 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, in eine An­ saugkammer 20 und eine Auslaßkammer 21 unterteilt. Die Ven­ tilplatte 4 besitzt eine Ansaugöffnung 22 und eine Auslaßöff­ nung 23 für jede Zylinderbohrung 9. Eine Kompressionskammer wird in jeder Zylinderbohrung 9 zwischen dem Kolben 10 und der Ventilplatte 4 gebildet und steht über die Ansaugöffnung 22 und die Auslaßöffnung 23 mit der Ansaugkammer 20 bzw. der Auslaßkammer 21 in Verbindung. Dabei ist jeder Ansaugöffnung 22 zum Öffnen und Schließen derselben in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des betreffenden Kolbens ein Ansaugven­ til zugeordnet, während jeder Auslaßöffnung 23 zum Öffnen und Schließen derselben in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewe­ gung des zugeordneten Kolbens ein Auslaßventil zugeordnet ist, dem ein Fänger 24 zum Begrenzen der Öffnungsbewegung zu­ geordnet ist. Weiterhin ist im hinteren Gehäuse 3 ein Steuer­ bzw. Regelventil angeordnet (nicht gezeigt), mit dessen Hilfe gasförmiges Kältemittel in die Kurbelkammer 5 eingeleitet werden kann, um den dort herrschenden Druck zu steuern bzw. zu regeln.

Beim Arbeiten des betrachteten Kompressors, nämlich wenn die Antriebswelle 6 zu einer Drehbewegung angetrieben wird, dreht sich die Taumelscheibe 14 gemeinsam mit der Antriebswelle, und die Taumelbewegung der Taumelscheibe 14 wird über die Schuhe 15 auf die Kolben 10 übertragen, so daß diese eine Hin- und Herbewegung ausführen. Das gasförmige Kältemittel wird folglich aus der Ansaugkammer 20 in die Kompressionskam­ mern der einzelnen Zylinder 9 gesaugt, in den Kompressions­ kammern komprimiert und dann in die Auslaßkammer 21 ausge­ stoßen. Die Menge des in die Auslaßkammer 21 ausgestoßenen gasförmigen Kältemittels wird dabei durch den Neigungswinkel der Taumelscheibe 14 gesteuert, der vom Druck in der Kurbel­ kammer 5 abhängig ist und durch das Steuerventil gesteuert wird.

Wenn der Druck in der Kurbelkammer 5 aufgrund der Betätigung des Steuerventils abnimmt, dann nimmt der auf die Kolben 10 einwirkende Gegendruck ab und der Neigungswinkel der Taumel­ scheibe 14 wird größer. Dies bedeutet, daß sich die Kugeln 18a und 18b an den Führungszapfen 18A und 18B des Gelenkme­ chanismus K nach hinten (in Fig. 1 im Uhrzeigersinn) in den zylindrischen Bohrungen 17a und 17b bewegen und längs der Mittellinien S der Bohrungen 17a und 17b derart gleiten, daß sie sich von der Drehachse O der Antriebswelle 6 wegbewegen. Die Taumelscheibe 14 schwenkt also (im oberen Teil der Fig. 1) um die sphärische Buchse 12 nach hinten, während sich die Buchse 12 selbst entgegen der Kraft der Druckfeder 13 nach vorn, d. h. in Richtung auf das vordere Gehäuse, bewegt. Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 14 größer, und es ergibt sich ein längerer Arbeitshub der Kolben 10, was zu einer Zunahme der Förderleistung des Kompressors führt.

Wenn jedoch der Druck in der Kurbelkammer 5 aufgrund der Be­ tätigung des Steuerventils zunimmt, dann nimmt der auf die Kolben 10 einwirkende Gegendruck zu und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 14 wird kleiner. Dies bedeutet, daß sich die Kugeln 18a und 18b auf den Führungszapfen 18A und 18B dem Gelenkmechanismus K in den zylindrischen Bohrungen 17a und 17b nach vorn (in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn) bewegen und längs der Mittellinien S der zylindrischen Bohrungen 17a und 17b nach innen in Richtung auf die Drehachse O der An­ triebswelle 6 gleiten. Die Taumelscheibe 14 kippt somit um die sphärische Buchse 12 (im oberen Teil der Fig. 1) nach vorn, während die sphärische Buchse 12 durch die Druckfeder 13 nach hinten in Richtung auf den Anschlag 30 bewegt wird. Auf diese Weise wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 14 kleiner und der Hub der Kolben 10 verkürzt, was zu einer Ab­ nahme der Förderleistung des Kompressors führt.

Während des Betriebes des Kompressors wirkt auf die im Saug­ hub arbeitenden Kolben 10 eine Saugkraft ein, und diese Saug­ kraft wirkt sich auf den auf der Saugseite (der rechten Hälf­ te in Fig. 2) befindlichen Teil der Taumelscheibe 14 aus. An­ dererseits wirkt auf die Kolben 10, die einen Kompressionshub ausführen, eine Kompressions-Reaktionskraft ein, und diese Kompressions-Reaktionskraft wirkt sich auf den auf der Kom­ pressionsseite (der linken Hälfte in Fig. 2) befindlichen Teil der Taumelscheibe 14 aus. Der auf der Saugseite befind­ liche Teil der Taumelscheibe 14 hat also die Tendenz, sich von dem Rotor 16 wegzubewegen, während der auf der Kompres­ sionsseite befindliche Teil der Taumelscheibe 14 die Tendenz hat, in Richtung auf den Rotor 16 gedrückt zu werden.

Bei dem betrachteten Kompressor sind die Stützarme 17A und 17B und die Führungszapfen 18A und 18B zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition T der Taumelscheibe 14 angeordnet. Folglich werden die Ansaugkraft und die Kompressions-Re­ aktionskraft von den Kolben 10 in geeigneter Weise von den Stützarmen 17A und 17B und den Führungszapfen 18A und 18B aufgenommen, so daß eine Schwenkbewegung der Taumelscheibe 14 nach links oder rechts bezüglich des Rotors 16 zumindest weitgehend verhindert wird.

Bei dem betrachteten Kompressor wird die sphärische Buchse 12 verwendet, um die Taumelscheibe 14 schwenkbar und drehbar zu haltern, um die Herstellung des Kompressors zu vereinfachen, und zwischen den zylindrischen Bohrungen 17a und 17b und den Kugeln 18a und 18b besteht ein Spiel, welches eine Schwenkbe­ wegung der Taumelscheibe 14 ermöglicht. Daher kann die Tau­ melscheibe 14 bezüglich des Rotors 16 geringfügig nach links oder rechts geschwenkt werden, derart, daß sich in Fig. 2 die rechte Hälfte nach unten und die linke Hälfte nach oben bewe­ gen kann.

Im betrachteten Fall wird zwischen den zylindrischen Bohrun­ gen 17a und 17b und den Kugeln 18a und 18b ein Linienkontakt aufrechterhalten, der eine zuverlässige Abstützung der Kom­ pressions-Reaktionskraft und eines Drehmoments längs der Kon­ taktlinie ermöglicht. Bei dem betrachteten Kompressor wird daher das Auftreten eines anomalen Verschleißes des Gelenk­ mechanismus K zum Steuern der Schwenkbewegung der Taumel­ scheibe 14 auch während des Betriebes mit hoher Drehzahl und/oder einem hohen Kompressionsverhältnis des Kompressors zuverlässig vermieden, wodurch eine überlegene Lebensdauer gewährleistet ist.

Außerdem ändern sich bei dem betrachteten Kompressor die Größe und der Angriffspunkt der resultierenden Kraft aus der Ansaugkraft und der Kompressions-Reaktionskraft, die über die Kolben 10 auf die Taumelscheibe 14 einwirken, ständig in Ab­ hängigkeit von der Druckänderung in den Zylinderbohrungen 9.

Wenn beispielsweise das Kompressionsverhältnis höher ist, ergibt sich der Angriffspunkt für die resultierende Kraft in einer Position zwischen den zylindrischen Bohrungen 17a und 17b. Die resultierende Kraft wirkt daher in dieser Situation an den Kugeln 18a und 18b nach vorn und wird von den Vorder­ seiten der zylindrischen Bohrungen 17a und 17b aufgenommen.

Wenn das Kompressionsverhältnis niedriger ist oder der Druck in der Kurbelkammer 5 zunimmt, bewegt sich der Angriffspunkt der resultierenden Kraft zur Kompressionsseite und liegt nicht mehr in einer Position zwischen den zylindrischen Boh­ rungen 17a und 17b vor. In dieser Situation wirken daher al­ ternierend eine nach vorn gerichtete Kraft und eine nach hin­ ten gerichtete Kraft auf die Kugel 18a auf der Saugseite ein, wenn sich der Druck in der Zylinderbohrungen während des An­ saugens, des Komprimierens und des Ausstoßens des komprimier­ ten Kältemittels ändert, und die nach vorne und hinten ge­ richteten Kräfte werden von den vorderen und den hinteren Oberflächen der zylindrischen Bohrung 17a aufgenommen.

Da die Kugel 18a auf der Saugseite gleitverschieblich in die zylindrische Bohrung 17a eingepaßt ist, ist das Spiel zwi­ schen diesen beiden Teilen nicht so groß, daß Geräusche oder Vibrationen entstehen könnten, selbst wenn sich der Druck in den Zylinderbohrungen 9 zyklisch ändert.

Bei dem betrachteten Kompressor sind die zylindrischen Boh­ rungen 17a und 17b so angeordnet, daß sie die Drehrichtung des Rotors 16 schneiden, und das von der Antriebswelle 6 auf den Rotor 16 übertragene Drehmoment kann von dem Rotor 16 sicher auf die Kugeln 18a und 18b übertragen werden. Da die Kugel 18a auf der Ansaugseite gleitverschieblich in die zylindrische Bohrung 17a eingepaßt ist und da die Kugel 18b auf der Kompressionsseite frei beweglich in die zylindrische Bohrung 17b eingesetzt ist, wird insbesondere das Drehmoment hauptsächlich von der zylindrischen Bohrung 17a auf der Saug­ seite auf die Kugel 18a übertragen, während von der zylindri­ schen Bohrung 17b auf der Kompressionsseite kein ins Gewicht fallender Anteil des Drehmoments auf die Kugel 18b übertragen wird. Daher verursacht die Kugel 18a auf der Ansaugseite kei­ nerlei Vibrationen und Geräusche, und die Führungszapfen 18A und 18B unterliegen selbst dann keiner Belastung, wenn die Taumelscheibe 14 die Tendenz hat, sich aufgrund der Ansaug­ kraft und der Kompressions-Reaktionskraft nach rechts oder links zu neigen. Daher ist es möglich, dem Kompressor eine überlegene Lebensdauer zu verleihen. Die zylindrische Bohrung 17a und die Kugel 18a auf der Saugseite erhalten zuverlässig einen Linienkontakt zwischen sich aufrecht, und die zylindri­ sche Bohrung 17b und die Kugel 18b auf der Kompressionsseite erhalten ebenfalls einen Linienkontakt zwischen sich auf­ recht, obwohl dieser Linienkontakt nahe an einen Punktkontakt herankommt.

Bei dem betrachteten Kompressor werden die kreisrunden Boh­ rungen 17a und 17b geschnitten oder maschinell mit Hilfe eines Bohrers hergestellt. Es ist daher möglich, die Ferti­ gungskosten zu reduzieren.

Bei dem betrachteten Kompressor haben die Kugeln 18a und 18b ferner jeweils denselben Durchmesser d₀, so daß es nicht er­ forderlich ist, zwischen der Kugel 18a auf der Ansaugseite und der Kugel 18b auf der Kompressionsseite zu unterscheiden. Hierdurch ergeben sich fertigungstechnische Vereinfachungen.

Es ist möglich, die Verknüpfung zwischen den zylindrischen Bohrungen 17a und 17b einerseits und den Kugeln 18a und 18b andererseits umzukehren. Dies bedeutet, daß die zylindrischen Bohrungen 17a und 17b jeweils denselben Durchmesser haben können und daß die Kugel 18a auf der Saugseite einen Durch­ messer hat, der für ein gleitverschiebliches Einpassen in die zylindrische Bohrung 17a geeignet ist,, während die Kugel 18b auf der Kompressionsseite einen kleineren Durchmesser als die Kugel 18a auf der Saugseite hat, so daß die Kugel 18b in der zylindrischen Bohrung 17b frei beweglich und locker in diese eingepaßt ist. In diesem Fall wird die Herstellung der zylin­ drischen Bohrungen 17a und 17b einfacher, der Fertigungsauf­ wand für die Kugeln 18a und 18b wird jedoch im Vergleich zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel etwas schwieriger.

Bei dem betrachteten Kompressor wird außerdem die Mittellinie S jeder der zylindrischen Bohrungen 17a und 17b derart fest­ gelegt, daß die obere Totpunktposition der Kolben 10, unab­ hängig von der Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 14, für die verschiedenen Förderleistungen konstant bleibt. Auf diese Weise wird das Schwenken der Taumelscheibe kontrol­ liert, und der Freiraum vor den Kolben 10 liegt im oberen Totpunkt der Kompressionsbewegung derselben in dem zulässigen Bereich.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im wesentli­ chen dieselben Elemente vorgesehen wie bei dem Kompressor ge­ mäß dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, daß die beim ersten Ausführungsbeispiel zylindrische Bohrung 17b auf der Kompressionsseite durch ein Langloch 17c ersetzt ist. Diejenigen Elemente in Fig. 4, die denjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine detail­ lierte Erläuterung dieser Elemente wird hier verzichtet.

Der Gelenkmechanismus beim zweiten Ausführungsbeispiel umfalt Kugeln 18a und 18b, welche jeweils den gleichen Durchmesser d₀ haben (siehe Fig. 2). Die zylindrische Bohrung 17a auf der Saugseite besitzt einen Durchmesser d₂, der geringfügig größer ist als der Durchmesser d₀. Das Langloch 17c auf der Kompressionsseite besitzt einen Querschnitt mit einer Breite w längs einer kurzen Achse, die sich parallel zur Drehachse O der Antriebswelle 6 erstreckt, und mit einer Länge e längs einer Längsachse, die sich senkrecht zur Drehachse O der An­ triebswelle 6 und damit parallel zur Drehrichtung der An­ triebswelle 6 erstreckt. Die Breite w ist geringfügig größer als der Durchmesser d₀, und die Länge e ist deutlich größer als der Durchmesser d₀. Das Langloch 17c kann durch maschi­ nelle Bearbeitung hergestellt werden, indem zunächst ein Bohrer und anschließend ein Schleif- oder Fräswerkzeug zur Endbearbeitung verwendet wird.

Auch bei dem Kompressor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Ansaugkraft und die Kompressions-Reaktionskraft sowie das Drehmoment durch einen Linienkontakt zwischen der zylindrischen Bohrung 17a und der Kugel 18a sowie durch einen Linienkontakt zwischen dem Langloch 17c und der Kugel 18b aufgenommen, und das Drehmoment kann von der Antriebswelle 6 bzw. dem Rotor 16 bequem auf die Kugeln 18a und 18b übertra­ gen werden.

Der Kompressor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt wieder charakteristische Eigenschaften. Bezüglich des Ab­ stands zwischen den Mittelpunkten der Kugeln 18a und 18b und den Mittelpunkten der Öffnungen 17a und 17c besteht unver­ meidlich ein Abstandsfehler /l₁-l₀/. Dieser Abstandsfehler wird jedoch aufgrund der Tatsache ausgeglichen, daß das Lang­ loch 17c auf der Kompressionsseite in Drehrichtung der An­ triebswelle 6 die Querschnittslänge e besitzt. Daher kann gesagt werden, daß die zylindrische Bohrung 17a auf der An­ saugseite einen Durchmesser hat, der mit dem Durchmesser der Kugel 18a im wesentlichen identisch ist, da es nicht erfor­ derlich ist, daß das Spiel zwischen der zylindrischen Bohrung 17a und der Kugel 18a größer ist als dies erforderlich ist, um eine Gleitbewegung der Kugel 18b in der zylindrischen Boh­ rung 17a zu ermöglichen. Andererseits besitzt das Langloch 17c auf der Kompressionsseite parallel zur Drehachse O der Antriebswelle 6 eine Querschnittsbreite w, die im wesentli­ chen identisch mit dem Durchmesser der Kugel 18b ist, und es ist nicht erforderlich, zwischen dem Langloch 17c und der Kugel 18b in Richtung der Drehachse O der Antriebswelle 6 ein Spiel vorzusehen, welches größer ist, als dies für eine Gleitbewegung der Kugel 18b in dem Langloch 17c erforderlich ist. Bei dem betrachteten Kompressor ist also die Kugel 18a auf der Ansaugseite gleitverschieblich in die längliche zylindrische Bohrung 17a eingepaßt, während die Kugel 18b auf der Kompressionsseite in Richtung der Drehachse O der An­ triebswelle gleitverschieblich in das Langloch 17c eingepaßt ist und in Drehrichtung der Antriebswelle 6 frei beweglich und locker in dem Langloch 17c sitzt.

Da die Kugel 18a auf der Ansaugseite gleitverschieblich in die zylindrische Bohrung 17a eingepaßt ist, ist das Spiel zwischen diesen beiden Teilen nicht so groß, daß Geräusche oder Vibrationen verursacht würden, und zwar trotz der zyklischen Druckänderungen in den Zylinderbohrungen 9.

Bei dem betrachteten Kompressor wird das Drehmoment von der Antriebswelle 6 nur durch die zylindrische Bohrung 17a auf der Saugseite und durch die Kugel 18a übertragen, da die zylindrische Bohrung 17a auf der Saugseite gleitverschieblich auf die Kugel 18a aufgepaßt ist und da das Langloch 17c auf der Kompressionsseite drehbar und locker auf die Kugel 18b aufgepaßt ist. Die Kugel 18a auf der Ansaugseite wird also keine Geräusche oder Vibrationen verursachen, und es erfolgt selbst dann keine Konzentration der Belastung auf einen der Füh­ rungszapfen 18A und 18B, wenn die Taumelscheibe 14 die Tendenz hat, sich aufgrund der Ansaugkraft und der Kompressions-Reaktionskraft nach rechts oder links zu neigen bzw. zu verdrehen. Zwischen der zylindrischen Bohrung 17a und der Kugel 18a auf der Saug­ seite wird zuverlässig ein Linienkontakt aufrechterhalten. Ferner wird zwischen dem Langloch 17c und der Kugel 18b auf der Kompressionsseite ein Punktkontakt aufrechterhalten.

Bei dem betrachteten Kompressor kann ferner die zylindrische Bohrung 17a mit Hilfe eines Bohrers hergestellt werden, wo­ durch die Fertigung erleichtert wird. Da keine Konzentration der Belastung auf einen der Führungszapfen 18A und 18B erfolgt, ist es mög­ lich, einen Kompressor mit höherer Lebensdauer zu schaffen.

Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind wieder ent­ sprechende Elemente vorgesehen, wie bei dem Kompressor gemäß dem ersten, anhand von Fig. 1 bis 3 erläuterten Ausführungs­ beispiel, mit dem Unterschied, daß die zylindrische Bohrung 17a auf der Ansaugseite gegenüber dem ersten Ausführungsbei­ spiel durch ein Langloch 17f ersetzt ist, wobei die zylindri­ sche Bohrung auf der Kompressionsseite mit dem Bezugszeichen 17g bezeichnet ist. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind Kugeln 18a und 18b mit identischem Durchmesser d₀ (vergleiche Fig. 2) vorgesehen. Die zylindrische Bohrung 17g auf der Kom­ pressionsseite hat den Durchmesser d₂, welcher geringfügig größer ist als der Durchmesser d₀. Das Langloch 17f auf der Ansaugseite hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite w längs einer kurzen, parallel zur Drehachse O der Antriebswelle 6 verlaufenden Achse, und mit einer Länge e längs der Längsachse, welche senkrecht zur Drehachse O der Antriebswelle 6 und damit parallel zur Drehrichtung der An­ triebswelle 6 verläuft. Die Breite w ist geringfügig größer als der Durchmesser d₀, während die Länge e deutlich größer ist als dieser Durchmesser d₀. Das Langloch 17f kann maschi­ nell unter Verwendung eines Bohrers und anschließende Endbe­ arbeitung mit einem Schleif- bzw. einem Fräswerkzeug herge­ stellt werden.

Auch bei dem Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Ansaugkraft, die Kompressions-Reaktionskraft und das Drehmoment durch einen Linienkontakt aufgefangen, und das Drehmoment von der Antriebswelle 6 bzw. dem Rotor 16 läßt sich leicht auf die Kugeln 18a und 18b übertragen.

Auch bei dem betrachteten Kompressor besteht unvermeidlich ein Fehler l₀ hinsichtlich der Mittelpunkte der Kugeln 18a und 18b. Dieser Fehler wird jedoch aufgrund der Tatsache auf­ gefangen, daß das Langloch 17f auf der Ansaugseite parallel zur Drehrichtung der Antriebswelle 6 die Länge e besitzt. Es läßt sich also feststellen, daß das Langloch 17f auf der An­ saugseite eine Breite w hat, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kugel 18a ist, wobei es nicht erforderlich ist, daß der Abstand zwischen dem Langloch 17f und der Kugel 18a in Richtung der Drehachse O der Antriebswelle 6 größer ist als derjenige Abstand, der erforderlich ist, damit die Kugel 18a längs des Langlochs 17f gleiten kann. Andererseits besitzt die zylindrische Bohrung 17g auf der Kompressions­ seite den Durchmesser d₂, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kugel 18b ist, da es nicht erforderlich ist, daß der Abstand zwischen der Bohrung 17g und der Kugel 18b größer ist als dies für eine Gleitbewegung der Kugel 18b in der zylindrischen Bohrung 17g erforderlich ist. Daher ist die Kugel 18a bei dem betrachteten Kompressor auf der Saugseite in das Langloch 17f in Richtung der Drehachse O der Antriebs­ welle 6 gleitverschieblich eingepaßt und in Drehrichtung der Antriebswelle 6 frei beweglich und locker in dem Langloch 17c angeordnet, während die Kugel 18b auf der Kompressionsseite gleitverschieblich in die zylindrische Bohrung 17g eingepaßt ist.

Da die Kugel 18a auf der Ansaugseite gleitverschieblich in die zylindrische Bohrung 17g eingepaßt ist, ist das Spiel zwischen diesen beiden Elementen nicht so groß, daß Geräusche und Vibrationen erzeugt würden, obwohl in den Zylinderbohrun­ gen 9 zyklische Druckänderungen auftreten.

Bei dem betrachteten Kompressor wird das von der Welle 6 er­ zeugte Drehmoment nur über die zylindrische Bohrung 17g auf der Kompressionsseite und durch die Kugel 18b übertragen, da die zylindrische Bohrung 17g auf der Kompressionsseite gleit­ verschieblich auf die Kugel 18b aufgesetzt ist, während das Langloch 17f auf der Ansaugseite drehbar und locker auf die Kugel 18a aufgesetzt ist. Daher wird die Kugel 18b auf der Kompressionsseite keinerlei Geräusche oder Vibrationen erzeu­ gen, und die Führungszapfen 18A und 18B werden selbst dann nicht belastet, wenn die Taumelscheibe 14 die Tendenz hat, aufgrund der Ansaugkraft und der Kompressions-Reaktionskraft nach rechts oder links zu schwenken. Die zylindrische Bohrung 17g und die Kugel 18b auf der Kompressionsseite erhalten zu­ verlässig einen Linienkontakt miteinander aufrecht. Das Lang­ loch 17f und die Kugel 18a auf der Saugseite stehen in Punkt­ kontakt miteinander. Auf diese Weise wird ein Verschleiß ver­ hindert.

Bei dem betrachteten Kompressor kann die zylindrische Bohrung 17g ferner maschinell mittels eines Bohrers hergestellt wer­ den, so daß ihre Herstellung einfach ist. Da keine Konzentration der Belastung auf einen der Führungs­ zapfen 18A und 18B erfolgt, d. h. keine einseitige Belastung derselben, ist es möglich, einen Kompressor mit hoher Lebensdauer zu schaffen.

Es ist möglich, die Verbindungseinrichtungen, die bei den Ausführungsbeispielen durch die Schuhe 15 gebildet werden, durch beliebige andere Verbindungseinrichtungen, wie z. B. Kolbenstangen, zu ersetzen, welche die Taumelscheibe 14 und die Kolben 10 verbinden. Es ist außerdem möglich, zwischen der Taumelscheibe 14 und den Kolben 10 eine Taumelplatte vor­ zusehen, um die Drehbewegung der Taumelscheibe 14 in die Hin- und Herbewegung der Kolben 10 umzuwandeln, wobei die Taumel­ platte relativ zu der Taumelscheibe 14 verdrehbar ist, sich jedoch in bekannter Weise selbst nicht dreht.

Es ist ferner möglich, die im Querschnitt kreisrunden Öffnun­ gen 17a, 17b und 17g sowie die Langlöcher 17c und 17f so aus­ zubilden, daß deren Mittellinie gekrümmt ist und bei minima­ ler Schwankung eine konstante obere Totpunktposition der Kol­ ben 10 aufrechterhalten kann, so daß der Freiraum am hinteren Ende der Kolben 10, wenn diese ihren oberen Totpunkt durch­ laufen, im wesentlichen 0 ist.

Es ist auch möglich, die kreisrunden Öffnungen 17a, 17b und 17g und die Langlöcher 17c und 17f derart auszubilden, daß eines ihrer Enden ganz oder teilweise geschlossen ist, um das Austreten der Kugeln aus diesen Öffnungen zu verhindern. Ferner ist es möglich, die Kugeln 18a und 18b so auszubilden, daß sie drehbar von den freien Enden der Führungszapfen 18A und 18B getragen werden, so daß die Kugeln 18a und 18b sich an den Wänden der kreisrunden Öffnungen 17a, 17b und 17g und der Langlöcher 17c und 17f abrollen können. In diesem Fall bewegen sich die Kugeln 18a und 18b in den kreisrunden Öff­ nungen 17a, 17b und 17g und den Langlöchern 17c und 17f mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, so daß die Förderlei­ stung sanft und gleichmäßig geändert werden kann.

Wie vorstehend detailliert erläutert wurde, wird gemäß der Erfindung das Auftreten eines abnormalen Verschleißes in dem Gelenkmechanismus verhindert, selbst wenn die Taumelscheibe die Tendenz hat, nach rechts oder links zu schwenken, da die kreisrunden Öffnungen oder die Langlöcher einen linienförmi­ gen Kontakt mit den Kugeln aufrechterhalten. Da bei dem er­ findungsgemäßen Kompressor ferner die kreisrunde Öffnung oder das Langloch auf einer Seite der einander zugeordneten Ele­ mente die zugeordnete Kugel locker umschließt, werden die Führungszapfen 18A und 18B keinen einseitigen Belastungen bzw. Spannungen unterworfen, so daß der Kompressor eine hohe Lebensdauer haben kann.

Da die kreisrunde Öffnung oder das Langloch auf der Ansaug­ seite in Richtung der Drehachse der Antriebswelle die zuge­ ordnete Kugel gleitverschieblich passend umschließen, ist das Spiel zwischen der betreffenden Öffnung und der Kugel nicht so groß, daß Geräusche oder Vibrationen erzeugt werden, ob­ wohl sich die Drücke in den Zylinderbohrungen zyklisch ändern.

Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Abmessungen der Öffnungen bzw. Bohrungen 17a und 17b voneinander verschieden, während die Kugeln 18a und 18b identische Durchmesser haben. Es ist jedoch auch möglich, Kugeln mit unterschiedlichem Durchmesser zu verwenden, die mit Öffnungen 17a und 17b iden­ tischer Abmessungen zusammenwirken, so daß das Spiel zwischen der einen Öffnung und der zugehörigen Kugel im wesentlichen Null ist und kleiner als das Spiel zwischen der anderen Öff­ nung und der zugeordneten Kugel.

Fig. 9 zeigt einen Gelenkmechanismus für ein viertes Ausfüh­ rungsbeispiel eines Kompressors gemäß der Erfindung. Bei die­ sem Ausführungsbeispiel haben die Bohrungen 17a und 17b je­ weils denselben Durchmesser d₂, während die Kugel 18a den Durchmesser d₀ und die Kugel 18b den kleineren Durchmesser d₄ hat. Daher ist das Spiel zwischen der Öffnung 17a und der zu­ gehörigen Kugel 18a im wesentlichen Null und kleiner als das Spiel zwischen der anderen Öffnung 17b und der zugehörigen Kugel 18b.

Claims (8)

1. Taumelscheibenkompressor mit variabler Förderleistung mit einem Gehäuse, welches eine Kurbelkammer, eine An­ saugkammer, eine Auslaßkammer und Zylinderbohrungen auf­ weist, wobei die Zylinderbohrungen mit der Kurbelkammer der Ansaugkammer und der Auslaßkammer verbunden bzw. verbindbar sind, mit jeweils einem Kolben in jeder der Zylinderbohrungen, mit einer Antriebswelle, die drehbar in dem Gehäuse gelagert ist und eine Drehachse besitzt und die zu einer Drehbewegung in einer vorgegebenen Drehrichtung antreibbar ist, mit einer in der Kurbelkam­ mer angeordneten Taumelscheibe, die drehbar und schwenk­ bar auf der Antriebswelle montiert ist und eine obere Totpunktposition aufweist, mit Umsetzeinrichtungen, die zwischen der Taumelscheibe und den Kolben angeordnet sind, um die Bewegung der Taumelscheibe bei einer Dre­ hung derselben in eine Hin- und Herbewegung der Kolben umzusetzen, mit einem in der Kurbelkammer drehfest auf der Antriebswelle angebrachten Rotor, und mit einem zwi­ schen dem Rotor und der Taumelscheibe angebrachten Ge­ lenkmechanismus zur Kontrolle des Neigungswinkels der Taumelscheibe zur Änderung der Förderleistung des Kom­ pressors, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkmechanismus (K) folgende Elemente umfaßt:
ein Paar von Stützarmen (17A, 17B), die zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition (T) der Taumelscheibe von dem Rotor (16) in Richtung auf die Taumelscheibe (14) vorstehen, wobei jeder Stützarm (17A, 17B) eine durchge­ hende Öffnung (17a, 17b) aufweist, die sich parallel zu einer Ebene erstreckt, welche durch die Drehachse (O) der Antriebswelle (6) und die obere Totpunktposition (T) der Taumelscheibe (14) hindurchgeht und von einer äuße­ ren Position in Richtung auf eine innere Position bezüg­ lich der Drehachse (O) der Antriebswelle (6) verläuft; ein Paar von Führungszapfen (18A, 18B), deren eine Enden an der Taumelscheibe (14) zu beiden Seiten der oberen Totpunktposition (T) derselben befestigt sind und an de­ ren jeweils anderem Ende jeweils eine Kugel (18a, 18b) befestigt ist, wobei die Kugeln (18a, 18b) jeweils in die ihnen zugeordnete Öffnung der beiden Öffnungen (17a, 17b) der Stützarme (17A, 17B) eingesetzt sind und wobei das Spiel zwischen einer der Kugeln (18a) und der zuge­ ordneten Öffnung (17a) zumindest in Drehrichtung der An­ triebswelle (6) gemessen so gering ist, daß diese Kugel (18a) gerade noch in der zugeordneten Öffnung (17a) gleiten kann und daß dieses Spiel kleiner ist als das in derselben Richtung gemessene Spiel zwischen der anderen Öffnung (17b) und der zuge­ ordneten Kugel (18b).

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17a und 17b) unterschiedliche Größen ha­ ben.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17a, 17b) jeweils einen kreisrunden Quer­ schnitt und unterschiedliche Durchmesser (d₂, d₃) haben.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kugeln (18a, 18b) jeweils denselben Durchmes­ ser (d₀) haben, daß die kreisrunde Öffnung, welche in Drehrichtung der Antriebswelle (6) hinter der oberen Totpunktposition (T) angeordnet ist, einen Durchmesser (d₂) aufweist, der so bemessen ist, daß sich bei einem Durchmesser (d₀) der zugeordneten Kugel (18a) ein Gleit­ sitz für dieselbe ergibt und daß die andere kreisrunde Öffnung (17b), die in Drehrichtung der Antriebswelle (6) vor der oberen Totpunktposition (t) angeordnet ist, einen Durchmesser (d₃) aufweist, der größer ist als der Durchmesser (d₂) der ersten kreisrunden Öffnung (17a).

5. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Öffnungen (17a, 17b) einen kreisrunden Quer­ schnitt hat und daß die andere Öffnung (17c, 17f) einen länglichen Querschnitt hat, dessen kurze Abmessung (w) parallel zur Drehachse (O) der Antriebswelle (6) ver­ läuft und dessen lange Achse (e) in Drehrichtung der An­ triebswelle (6) verläuft.

6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (18a, 18b) jeweils denselben Durchmesser ha­ ben, daß die kreisrunde Öffnung (17a) in Drehrichtung der Antriebswelle (6) hinter der oberen-Totpunktposition (T) angeordnet ist und einen Durchmesser (d₂) aufweist der so bemessen ist, daß sich bei einem Durchmesser (d₀) der zugeordneten Kugel ein Gleitsitz für dieselbe er­ gibt, und daß die einen länglichen Querschnitt aufwei­ sende Öffnung (17c) in Drehrichtung der Antriebswelle vor der oberen Totpunktposition (T) angeordnet ist, wo­ bei die größere Länge (e) der einen länglichen Quer­ schnitt aufweisenden Öffnung größer ist als der Durch­ messer der Kugel und die kleinere Länge (w) derselben wie ein Durchmesser für einen Gleitsitz der Kugel bemes­ sen ist.

7. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (18a, 18b) jeweils denselben Durchmesser ha­ ben, daß die kreisrunde Öffnung (17g) in Drehrichtung der Antriebswelle (6) vor der oberen Totpunktposition (T) angeordnet ist und einen Durchmesser (d₂) aufweist, der so bemessen ist, daß sich bei einem Durchmesser (d₀) der zugeordneten Kugel (18a) ein Gleitsitz für dieselbe ergibt, und daß die einen länglichen Querschnitt aufwei­ sende Öffnung (17f) in Drehrichtung der Antriebswelle hinter der oberen Totpunktposition (T) angeordnet ist, wobei die größere Länge (e) der einen länglichen Quer­ schnitt aufweisenden Öffnung größer ist als der Durch­ messer der Kugel und die kleinere Länge (w) derselben wie ein Durchmesser für einen Gleitsitz der Kugel bemes­ sen ist.

8. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (18a, 18b) unterschiedliche Durchmesser auf­ weisen.