DE19523157A1 - Verdichter vom Hubkolbentyp - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter vom Hub­ kolbentyp zum Gebrauch an beispielsweise einem Klimaanlagen­ system für ein Fahrzeug und insbesondere eine Verbindungs­ anordnung für einen Zylinderblock, ein vorderes Gehäuse und ein hinteres Gehäuse.

Im allgemeinen werden Verdichter vom Hubkolbentyp zum Gebrauch in einem Fahrzeug-Klimaanlagensystem oder einer Kältemaschine klassifiziert in einen doppelköpfigen Kolbentyp oder einen ein­ köpfigen Kolbentyp. Der Verdichter vom doppelköpfigen Kolbentyp besitzt ein vorderes Gehäuse, welches mit der Vorderseite eines Zylinderblockes verbunden ist, der eine Vielzahl von Zylinder­ bohrungen besitzt und ein hinteres Gehäuse, welches mit der Rückseite davon verbunden ist. Wenn sich eine an dem Zylinder­ block abgestützte Antriebswelle dreht, bewegen sich die indi­ viduellen doppelköpfigen Kolben in den zugehörigen Zylinder­ bohrungen über eine Taumelscheibe hin und her. Infolgedessen findet das Ansaugen, Verdichten und das Ausbringen von Gas in Paaren von Verdichtungskammern statt, die zwischen dem vorderen und dem hinteren Kopfabschnitt jedes doppelköpfigen Kolbens angeordnet sind und den zugehörigen vorderen und hinteren Gehäusen.

Der Verdichter vom einköpfigen Kolbentyp besitzt ein vorderes Gehäuse, welches mit der vorderen Endfläche eines Zylinder­ blockes verbunden ist, der eine Vielzahl von Zylinderbohrungen und ein hinteres Gehäuse aufweist, welches mit dessen hinterer Endfläche verbunden ist. Der Zylinderblock und das vordere und das hintere Gehäuse sind mit Bolzen sicher festgelegt. Eine An­ triebswelle ist an dem vorderen Gehäuse und dem Zylinderblock abgestützt. Wenn sich die Antriebswelle dreht, bewegen sich die individuellen Kolben in den zugehörigen Zylinderbohrungen über eine Taumelscheibe. Infolgedessen werden das Ansaugen von Gas, die Verdichtung und die Ausbringung in Verdichtungskammern aus­ geführt, welche zwischen dem Kopfabschnitt jedes Kolbens und dem hinteren Gehäuse angeordnet sind.

Bei dem Verdichter vom einköpfigen Kolbentyp, wie er in Fig. 12 dargestellt ist, ist ein vorderes Gehäuse 72 mit der vorderen Endfläche eines Zylinderblockes 71 verbunden und ein hinteres Gehäuse 73 ist mit der hinteren Endfläche verbunden. Jene Bau­ teile sind sicher mit Durchgangsbolzen 74 festgelegt, welche Einführbohrungen 72a des vorderen Gehäuses 72, eine Kurbel­ kammer 75 und Einführbohrungen 71a des Zylinderblockes 71 durchsetzen, um mit dem hinteren Gehäuse 73 in Eingriff zu kom­ men. In dem Zylinderblock 71 sind eine Vielzahl von Zylinder­ bohrungen 71b ausbildet zur Aufnahme einer Vielzahl von ein­ köpfigen Kolben und eine Ventilkammer 71c zur Aufnahme eines Drehschiebers zum Einziehen eines Kühlgases, wie in Fig. 13 dargestellt.

Aufgrund der Konfiguration des Gehäuses und der Durchgangs­ bolzen 74 bei diesem bekannten Verdichter verformt sich der Zylinderblock 71 aufgrund des Biegemomentes, welches durch die Zugkraft der Durchgangsbohrung 74 erzeugt wird.

Wie in Fig. 14 dargestellt, bildet eine Berührungsfläche zwi­ schen dem Zylinderblock 71 und dem vorderen Gehäuse 72 eine vertikale Fläche 76, welche rechtwinklig zu der mittigen Achse O jedes Durchgangsbolzens 74 ist. Daher wirkt eine Befestig­ ungskraft f₁, die parallel zu der mittigen Achse O ist, auf die vordere Endfläche des Zylinderblockes 71 von dem vorderen Gehäuse 72. Eine Befestigungskraft f₂ wirkt auf die hintere Endfläche des Zylinderblockes 71 entlang der Achse O von dem hinteren Gehäuse 73.

So wirkt das Biegemoment N um die Mitte P0 einer geraden Linie H, welche den Punkt der Aufbringung P1 der Kraft f₁ auf der senkrechten Fläche 76 und den Punkt der Aufbringung P2 der Kraft f₂ auf der hinteren Endfläche des Zylinderblockes 71 ver­ bindet. Dieses Moment M wird durch die folgenden Näherungs­ gleichungen erhalten:

fD₂ = f₂D₁
f = (D₁f₂)/D² (1)
M = 2f (D₂/2) = fD₂ (2)

wobei D₁ der Abstand zwischen zwei Punkten P1 und P2 in der ra­ dialen Richtung ist, D₂ ist die axiale Länge des Zylinder­ blockes 71 und f ist die radiale Komponente der Kräfte an den Punkten der Aufbringung P1 und P2.

Das Moment M, welches durch die Gleichungen (1) und (2) erhal­ ten wird, und auf den Zylinderblock 71 wirkt, verursacht, daß sich der Zylinderblock 71 verformt, wie durch die zweigepunkte­ te Linie in Fig. 13 angedeutet. Diese Verformung verformt die Zylinderbohrungen 71b, was die sanfte Hin- und Herbewegung der Kolben stört.

Wenn die Ventilkammer 71c für den Drehschieber wie in Fig. 13 dargestellt ausbildet ist, ist die Dicke der Wand zwischen je­ der Zylinderbohrung 71b und der Ventilkammer 71c relativ be­ trachtet dünner und die Steifigkeit der Wand ist niedriger. Daher sind die Zylinderbohrungen 71b viel einfacher zu verfor­ men. In diesem Fall verformt sich die innere Wand der Ventil­ kammer 71c zu der äußeren Fläche des Drehschiebers, was den Reibwiderstand erhöht, wenn sich der Drehschieber dreht. Dies stört die sanfte Drehung des Drehschiebers.

Wenn die Durchgangsbolzen 74 in dem Zylinderblock 71 und dem vorderen Gehäuse 72 außerhalb der Kurbelkammer 75 vorgesehen sind, damit die Befestigungskräfte f1 und f2 auf die axiale Linie O jedes Durchgangsbolzens wirken können, wird kein Biegemoment zur Verformung des Zylinderblockes 71 erzeugt. In diesem Fall jedoch muß der Außenseitendurchmesser des Gehäuses größer ausgeführt werden. Ein derartiger Verdichter kostet mehr und nimmt mehr wertvollen Raum im Motorraum ein.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter vom Kolbentyp zu schaffen, welcher Kolben in den Zylinderbohrungen unter den die Bolzen festziehenden Kräften genau aufnehmen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung saugt und verdichtet ein Verdichter vom Kolbentyp Gas durch eine Vielzahl von Kolben, die in dem Gehäuse in Übereinstimmung mit der Drehung einer in dem Gehäuse abgestützten Antriebswelle hin- und herbewegt wer­ den. Der Verdichter weist eine Vielzahl von Gehäusebauteilen auf, die entlang einer Achse der Antriebswelle angeordnet sind und einander zur Bildung des Gehäuses berühren. Eine Konfigura­ tion der Berührungsverbindungsstelle unterdrückt ein Biege­ moment, welches in einem der Gehäusebauteile erzeugt wird, wenn die Gehäusebauteile entlang einer Richtung parallel zu der Achse der Antriebswelle angezogen werden.

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, von deren Neuheit aus­ gegangen wird, werden im einzelnen in den abhängigen Ansprüchen dargestellt. Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und ihren Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, bei denen:

Fig. 1 eine Ansicht im Querschnitt ist, welche ein Teil eines Verdichters gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Seitenansicht im Teilquerschnitt ist, die einen Durchgangsbolzen des Verdichters gemäß der ersten Ausführungs­ form zeigt;

Fig. 3 eine Seitenansicht im Querschnitt ist, welche den gesam­ ten Verdichter gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 4-4 nach Fig. 3 ist;

Fig. 5 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 5-5 nach Fig. 3 ist;

Fig. 6 eine Seitenansicht im Querschnitt ist, welche den Ver­ dichter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 eine Seitenansicht im Querschnitt ist, welche den Ver­ dichter gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 8 eine Seitenansicht im Querschnitt ist, welche den Ver­ dichter gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 9 eine Ansicht im Teilquerschnitt ist, die einen Teil ei­ nes Verdichters gemäß einer fünften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung darstellt;

Fig. 10 eine Ansicht im Querschnitt ist, welche einen Teil ei­ nes Verdichters gemäß einer sechsten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung darstellt;

Fig. 11 eine Ansicht im Teilquerschnitt ist, welche einen Teil eines Verdichters gemäß einer Modifikation dieser Erfindung darstellt;

Fig. 12 eine Ansicht im Teilquerschnitt eines bekannten Ver­ dichters ist;

Fig. 13 eine Ansicht im Teilquerschnitt des bekannten Ver­ dichters ist; und

Fig. 14 eine Ansicht im Teilquerschnitt des bekannten Ver­ dichters ist.

Ein Verdichter des einköpfigen Kolbentypes vom Typ mit einer oszillierenden Taumelscheibe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschrieben werden.

Der in Fig. 3 dargestellte Verdichter besitzt einen Zylinder­ block 1 aus einer Aluminiumlegierung. Ein vorderes Gehäuse 3 aus einer Aluminiumlegierung ist mit der vorderen Endfläche des Zylinderblockes 1 über einen Dichtungsring 2 verbunden. Dieser Dichtungsring 2 ist in eine Nut eingesetzt, die in der Berühr­ ungsfläche des vorderen Gehäuses 3 ausgebildet ist. Eine Kurbelkammer 4 ist innerhalb des Zylinderblockes 1 ausbildet. Ein hinteres Gehäuse 6 aus einer Aluminiumlegierung ist mit der hinteren Endfläche des Zylinderblockes 1 über eine Ventilplatte 5 verbunden. Eine Saugkammer 7 und eine Entlastungskammer 8 sind in dem hinteren Gehäuse 6 ausgebildet und aufgeteilt. Der Zylinderblock 1 und beide Gehäuse 3 sowie 6 sind sicher an­ einander festgelegt durch eine Vielzahl von Durchgangsbolzen 9. Der Zylinderblock 1 und das vordere sowie das hintere Gehäuse 3 und 6 bilden das Gehäuse des Verdichters.

Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 11 ist in einem Umfangs­ abschnitt des Zylinderblockes 1 ausgebildet mit den in jewei­ ligen Zylinderbohrungen 11 in einer hin- und hergehenden Weise aufgenommenen einköpfigen Kolben 12. Eine Verdichtungskammer 13 ist in jeder Zylinderbohrung 11 ausgebildet, zwischen jedem Kolben 12 und der Ventilplatte 5 und ist über eine zugeordnete Auslaßöffnung 14 mit der Entlastungskammer 8 verbunden. Eine Ventilplatte 16 und eine Halteplatte 18 sind zwischen der Ventilplatte 5 und dem hinteren Gehäuse 6 angeordnet. Die Ventilplatte 16 besitzt Auslaßventile 15, welche den einzelnen Auslaßöffnungen 14 zugeordnet sind und die Halteplatte 18 weist einen Halter 17 auf, um den Draht der Öffnung jedes Aus­ laßventiles 15 zu beschränken. Die Halteplatte 18 dient auch als eine Dichtung. Eine Dichtung 19, die sich von der Halte­ platte 18 unterscheidet, ist zwischen dem Zylinderblock 1 und der Ventilplatte 5 angeordnet.

Eine Antriebswelle 21 ist drehbar mit einem Paar von Radial­ lagern 22 in axialen Bohrungen 1a und 3a, die mittig in dem Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 3 ausgebildet sind. Eine Antriebsplatte 23 ist an der Antriebswelle 21 festgelegt. Eine Taumelplatte 25 ist mit einer Gelenkeinrichtung 24 an der Antriebsplatte 23 abgestützt derart, daß sie in die Richtungen nach vorne gerichtet und nach hinten gerichtet kippen kann. Gleitstücke 26 sind an der äußeren Fläche der Taumelplatte 25 angebracht und eine Vertiefung 27 ist in dem nächstgelegenem Ende jedes Kolbens 12 ausgebildet. Die Gleitstücke 26 stehen mit den Vertiefungen 27 im Eingriff und auf diese Weise ist die Taumelplatte 25 funktional mit den individuellen Kolben 12 gekoppelt.

Die Gelenkeinrichtung 24 wird nun beschrieben werden. Ein Paar von Tragarmen 32 ist einstückig mit der Antriebsplatte 23 aus­ gebildet, mit einer Führungsbohrung 33, die in jedem Arm 32 ausgebildet ist. Eine Kugel 35, welche an dem oberen Ende eines Führungsstiftes 34 ausgebildet ist, ist verschiebbar in jeder Führungsbohrung 33 eingepaßt. Der untere Abschnitt von jedem Führungsstift 34 ist an einem zugehörigen Rahmen 36 befestigt, der mit der Rückseite der Taumelplatte 25 integriert ist. Eine Schraubenfeder 38 ist zwischen der Antriebsplatte 23 und der Taumelplatte 25 angeordnet. Die Feder 38 drückt die Taumel­ platte 25 immer in die Richtung ihrer minimalen Neigung. An der Antriebswelle 21 ist ein Stopper 39 angeordnet, um die Taumel­ platte 25 an ihrer Position minimaler Neigung zu halten.

In dem Zylinderblock 1 ist eine Ventilkammer 41 ausgebildet, in der ein Drehschieber 42 gehalten wird. Der Drehschieber 42 ist mit einer Kupplung 43 an der Antriebswelle 21 in einer synchron drehbaren Weise gekuppelt. Ein Saugdurchlaß 44, welcher immer mit der Saugkammer 7 in Verbindung steht, ist in dem Dreh­ schieber 42 ausgebildet. Der Saugdurchlaß 44 besitzt einen Auslaß 45 welcher zur äußeren Fläche des Drehschiebers 42 hin offen ist. In dem Zylinderblock 1 ist eine Verbindungsbohrung 46 ausgebildet, die mit dem Auslaß 45 des Saugdurchlasses 44 während des Saughubes des zugeordneten Kolbens 12 in Verbindung steht.

Die wesentlichen Abschnitte dieser Erfindung werden nun im De­ tail beschrieben werden.

Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, besitzt jeder Bolzen 9 einen Kopf. 9a an seinen vorderen Ende und ein Gewinde 9b an seinen hinteren oder gegenüberliegenden Ende. Die Gewinde stehen mit Schraubenbohrungen 6a in dem hinteren Gehäuse 6 im Eingriff. Der mittlere Abschnitt jedes Bolzens 9 ist locker in Einführ­ bohrungen 3a eingepaßt, welche in dem vorderen Gehäuse 3 aus­ gebildet sind, Einführbohrungen 1a, die in der Kurbelkammer 4 und einem Zylinderblock 1 ausgebildet sind und Einführbohrungen 5a in der Ventilplatte 5. Daher ist jeder Durchgangsbohrung 9 innerhalb der inneren Wände des Gehäuses 3 und der Kurbelkammer 4 angeordnet.

Ein Paar konischer Berührungsflächen ist an dem Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 3 ausgebildet. Die Verbindungsstelle der Berührungsflächen wird durch die Linie 52 repräsentiert.

Die Berührungsflächen sind geneigt in einer derartigen Weise, daß die Verbindungsstelle zu der Rückseite des Zylinderblockes 1 hin breiter ist. Der Neigungswinkel θ der Linie 52 bezüglich eines Radius, der sich rechtwinklig zur Antriebswelle 21 er­ streckt, wird innerhalb eines Bereiches von 20 bis 40 Grad ein­ gestellt.

Eine Vielzahl von Kräften, welche auf den Zylinderblock 1 wir­ ken, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 diskutiert wer­ den. Es wird angenommen, daß eine gleichmäßige Flächenpressung auf die Verbindungsstelle wirkt, welche durch die Linie 52 dar­ gestellt ist und Δf₁ ist die Kraft, die auf einen Punkt P1 und eine segmentierte Fläche wirkt, welche durch Unterteilen der gesamten Verbindungsstellenfläche erhalten wird, repräsentiert durch die Linie 52, um sehr kleine Winkel ΔΦ (nicht darge­ stellt) in die Umfangsrichtung. Es wird auch angenommen, daß sich die Befestigungskraft durch eine Vielzahl von Durchgangs­ bolzen 9 deckt mit der resultierenden Kraft aller Kräfte, die von dem hinteren Gehäuse 6 auf den Zylinderblock 1 wirken. Daher kann die resultierende Kraft angenähert werden als die Kraft, welche auf den Zylinderblock auf einen Kreis wirkt, welcher durch die Mittelachse der Bolzen 9 geht. Weiterhin wird vermutet, daß die Kraft Δf₂, die ein kleines Unterteilen der Kraft in der Umfangsrichtung erhalten wird, auf einen Punkt P2 wirkt.

Die Kraft Δf, die in einer radialen Richtung nach innen gerich­ tet wirkt, wirkt auf den Schnittpunkt der verlängerten Linien der Aufbringung der Kräfte Δf₁ und Δf₂ oder den Punkt P3. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden die vorstehend erwähnten Kräfte durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

Δf₂ = Δf₁ cosθ (1)

Δf = Δf₁ sinθ (2)

L₁Δf= L₂Δf₂ (3)

wobei L₁ in der Gleichung (3) der Abstand in der axialen Rich­ tung von dem Punkt der Aufbringung P1 zu dem Punkt der Auf­ bringung P3 ist, und L₂ in der Gleichung (3) der Abstand in der radialen Richtung von dem Punkt der Aufbringung P1 zu dem Punkt der Aufbringung P3 ist.

Einsetzen der Gleichungen (1) und (2) in die Gleichung (3) bringt die vorliegende Gleichung hervor.

L₁Δf sinθ = L₂Δf₁ cosθ.

Umstellen der obigen Gleichung bringt die folgende Gleichung (4) hervor.

L₁ = L₂/tanθ (4).

Die Verwendung der Spannkraft F₂ in der axialen Richtung des Durchgangsbolzens 9 und des vorstehend erwähnten sehr klein segmentierten Winkels Δθ, Δf₂ wird durch die folgende Gleichung wiedergegeben:

Δf₂ = (ΔΦ/2π)F₂ (5).

Von den Gleichungen (1), (2) und (5) wird die folgende Gleich­ ung (6) abgeleitet:

Δf = (ΔΦ/2π)F₂ tanθ (6).

Es ist aus dem Vorstehenden ersichtlich, daß der Punkt der Auf­ bringung P3 der Spannkraft Δf bestimmt wird durch den Neigungs­ winkel der Verbindungsstelle, welche durch die Linie 52 und den Abstand L₂ repräsentiert wird und die Größe der Spannkraft Δf wird bestimmt durch den Neigungswinkel θ und eine Kraft F₂ des Bolzens 9 in der axialen Richtung. Durch geeignetes Einstellen des Neigungswinkels θ und des Abstandes L₂ kann daher das gewöhnliche Biegemoment, welches auf den Zylinderblock wirkt, in eine Kraft auf den Zylinderblock in der radialen Richtung umgewandelt werden. Dies wird die Verformung des Zylinderbloc­ kes, die während der Montage hervorgerufen wird, unterdrücken.

Bei dem nicht laufenden Verdichter wird die Taumelplatte 25 an dem minimalen Neigungswinkel gehalten, wie dies durch eine un­ terbrochene Linie in Fig. 3 angedeutet ist. Wenn die Antriebs­ welle 21 in dieser Situation angetrieben wird, wird die Taumel­ platte 25 durch die Antriebsplatte 23 und die Gelenkeinrichtung 24 angetrieben. Dementsprechend bewegen sich die individuellen Kolben 12, von den Gleitstücken 26 angetrieben, in ihren jeweiligen Zylinderbohrungen 11 mit dem minimalen Hub hin und her.

Synchron mit der Drehung der Antriebswelle 21 dreht sich der Drehschieber 42, und verursacht, daß der Saugdurchlaß 44 mit der Verdichtungskammer 13 während des Saughubes über die Ver­ bindungsbohrung 46 in Verbindung steht. Als ein Ergebnis wird das Kühlmittelgas aus der Saugkammer 7 über den Saugdurchlaß 44, den Auslaß 45 und die Verbindungsbohrung 46 in die Ver­ dichtungskammer 13 gezogen. Wenn der Kolben 12 den Verdicht­ ungstakt beginnt, wird die Verbindungsbohrung 46 durch die äußere Fläche des Drehschiebers 42 geschlossen, was verursacht, daß das Gas in der Verdichtungskammer 13 das Auslaßventil 15 zum Auslaß an die Entlastungskammer 8 aus der Auslaßöffnung 14 aufdrückt.

Da die Kühlbelastung groß ist und der Druck des in die Ver­ dichtungskammer 13 gezogenen Gases hoch ist in der Anfangsstufe der Aktivierung des Verdichters, ist die Summe der Drücke in den Verdichtungskammern, welche auf die hinteren Endflächen der Kolben 12 wirken, größer als der Gesamtdruck in der Kurbel­ kammer 4, welcher auf die vorderen Endflächen der Kolben 12 wirkt. Daher steigt der Neigungswinkel der Taumelplatte 25 an und die Taumelplatte 25 wird zu der Position mit dem großen Versatz bewegt, die durch eine durchgezogene Linie in Fig. 3 angedeutet ist und zwar gegen die Druckkraft der Feder 38. Wenn der Verdichter in dieser Situation fortfährt zu laufen, nimmt die Kühlbelastung ab und der Saugdruck verringert sich. Dies verringert den Neigungswinkel der Taumelplatte 25. Daher wird der Verdichter in eine Betriebsweise mit einem kleinen Versatz geschaltet und der Auslaßversatz wird in Übereinstimmung mit der Kühlbelastung eingestellt.

Die durch die Linie 52 repräsentierten verjüngten Berührungs­ flächen der Verbindungsstelle sind an der vorderen Endfläche des Zylinderblockes 1 und der hinteren Endfläche des vorderen Gehäuses 3 nach der oben beschriebenen Ausführungsform vor­ gesehen. Die Berührungsflächen 52 verursachen, daß das auf den Zylinderblock 1 wirkende Biegemoment umgewandelt wird in die Spannkraft Δf, die in Fig. 1 dargestellt ist. Daher wirkt kein Biegemoment auf den Zylinderblock 1. Infolgedessen wird die Verformung des Zylinderblockes 1 und die Verformung der Zylin­ derbohrungen 11 unterdrückt und stellt so ein sanftes Hin- und Hergehen der Kolben 12 sicher. Weiterhin wird eine Verformung der Ventilkammer 41 des Drehschiebers (Drehventil) 42 unter­ drückt, was auf diese Weise eine sanfte Drehung des Drehschieb­ ers 42 sicherstellt.

Bei der obenstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Punkt der Aufbringung P3 der Spannkraft Δf, welche auf den Zylinder­ block 1 wirkt, auf vor der vorderen Endfläche 41a der Ventil­ kammer 41 eingestellt, wie in Fig. 2 dargestellt. Da in diesem Bauteil kein Hohlraum ähnlich der Ventilkammer 41 ausgebildet ist, besitzt das Bauteil eine höhere Steifigkeit als der hintere Abschnitt des Zylinderblockes 1 mit der Ventilkammer 41. Diese Anordnung dient besser dazu, die Verformung der Ven­ tilkammer 41 zu hemmen im Vergleich mit dem Fall, wo die Spann­ kraft auf den hinteren Abschnitt des Zylinderblockes wirkt.

Eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter auf Bezugnahme Fig. 6 beschrieben werden.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Ring 51 aus Stahl oder der­ gleichen mit einer hohen Festigkeit zwischen dem Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 3 zwischengeordnet. Die verjüngten Berührungsflächen der Verbindungsstelle 52 sind an der hinteren Fläche des Ringes 51 vorgesehen und eine planare Verbindungs­ stelle 53 mit der Endfläche des vorderen Gehäuses 3 ist an der vorderen Fläche des Ringes 51 ausgebildet. Ein Dichtungsring 2 ist zwischen der konischen Berührungsfläche des Ringes 51 und der damit zusammenwirkenden Fläche des Zylinderblockes 1 vor­ gesehen, um dazwischen abzudichten. Ebenfalls ist ein Dicht­ ungsring 2 zwischen den Ring 51 und der Fläche des vorderen Gehäuses 3 vorgesehen.

Diese Ausführungsform besitzt einen zusätzlichen Vorteil da­ durch, daß die Ausrichtung des Zylinderblockes 1 und des vorde­ ren Gehäuses 3 einfach ausgeführt werden kann durch Einstellen der relativen Montagestellungen des Zylinderblockes 1 und des vorderen Gehäuses 3 entlang der planaren Verbindungsstelle 53.

Eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben werden.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Ventilplatte 62 mit einem Saugventil 61 anstelle der Dichtung 19 der ersten Aus­ führungsform verwendet, um selektiv eine in der Ventilplatte 5 ausgebildete Saugbohrung 63 zu öffnen oder zu schließen. Die Saugkammer 7 ist in einem Umfangsabschnitt des hinteren Gehäus­ es 6 ausgebildet und die Entlastungskammer 8 ist mittig ausgebildet. Weiterhin sind der Drehschieber 42 und die Ventil­ kammer 41 weggelassen. Der andere Aufbau ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.

Bei der dritten Ausführungsform wird, da die Berührungsflächen der Verbindungsfläche 52 zwischen dem Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 3 verjüngt sind, die Verformung des Zylinder­ blockes 1 durch die Spannkraft der Durchgangsbolzen 9 unter­ drückt, und stellt so ein sanftes Hin- und Hergehen der Kolben 12 in ihren jeweiligen Zylinderbohrungen 11 sicher.

Eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung, wie sie für einen Verdichter des Typs mit einem doppelköpfigen Kolben angepaßt ist, wird untenstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform ist das vordere Gehäuse 3 mit dem vorderen eines Paares von Zylinderblöcken 1 verbunden und das hintere Gehäuse 6 ist verbunden mit einem hinteren Zylinderblock 1. Beide Blöcke 1 und beide Gehäuse 3 sowie 6 sind sicher durch eine Vielzahl von Durchgangsbolzen 9 festge­ legt. Der vordere Zylinderblock, der hintere Zylinderblock, das vordere Gehäuse und das hintere Gehäuse bilden das Gehäuse des Verdichters.

Jedes des vorderen Gehäuses 3 und des hinteren Gehäuses 6 be­ sitzt eine mittig angeordnete Saugkammer 7 und eine am Umfang angeordnete Entlastungskammer 8. Wenn sich die Taumelplatte 25 zusammen mit der Antriebswelle 21 dreht, gehen die individuel­ len doppelköpfigen Kolben 12 dementsprechend hin und her. Wenn jeder Kolben hin- und hergeht, wird Gas in die Verdichtungs­ kammern zwischen die Doppelköpfe des Kolbens 12 und die Ab­ schnitte der Ventilplatte 5, welche jenen Köpfen gegenüber­ liegen aus der Saugkammer 7 gezogen. Die Verdichtungskammern sind an den vorderen und hinteren Abschnitten jeder Zylinder­ bohrung 13 ausgebildet. Das eingezogene Gas wird, nachdem es in jeder Verdichtungskammer verdichtet worden ist, in die Entlast­ ungskammer 8 ausgebracht. Bei dieser Ausführungsform ist der Winkel der Taumelplatte 25 nicht variabel. So wird der Auslaß­ versatz konstant gehalten, wenn die Zahl der Umdrehungen der Antriebswelle 21 konstant ist.

Bei dieser Ausführungsform wird die Kurbelkammer 4 zur Aufnahme der Taumelplatte 25 zwischen beiden Zylinderblöcken 1 ausgebil­ det. Ein Paar von Unter-Ringen 51 ist zwischen beide Zylinder­ blöcken 1 zwischengeordnet. Die Unter-Ringe 51 sind entlang einer ebenen Verbindungsstelle 53 miteinander verbunden. Ein Paar von Verbindungsstellen 52, wo sich die Ringe 51 mit den jeweiligen Blöcken 1 berühren, sind verjüngt in einer der­ artigen Weise, um bezüglich der Achse der Antriebswelle 21 geneigt zu sein. Der Abstand zwischen den Berührungsflächen 52 ist größer zum Umfang des Blockes 1 hin. Die Dichtungsringe 2 sind an den Berührungsflächen 52 vorgesehen, um zwischen den Unter-Ringen 51 und den jeweiligen Zylinderblöcken 1 und zwi­ schen beiden Unter-Ringen 51 abzudichten.

Bei dem Verdichter nach dieser Ausführungsform dienen die ver­ jüngten Berührungsflächen der Verbindungsstelle 52 zur Unter­ drückung der Verformung von beiden Zylinderblöcken 1, die durch die Spannkraft der Durchgangsbolzen 9 hervorgerufen wird. In­ folgedessen wird die Verformung der Zylinderbohrungen 11 un­ terdrückt, und stellt so ein sanftes Hin- und Hergehen der Kol­ ben 12 sicher. Da die planare Verbindungsstelle 53 auch in dem Verdichter nach dieser Ausführungsform vorgesehen ist, kann die Ausrichtung der Zylinderblöcken 1 einfach ausgeführt werden.

Eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden.

Bei dieser Ausführungsform wird der Zylinderblock 1 in einer solchen Weise vorverformt, daß der Abstand zwischen der Mittel­ achse 01 des Zylinderblockes 1 und der Mittelachse 02 jeder Zylinderbohrung 11 nach hinten gerichtet größer ist bevor die Durchgangsbolzen 9 befestigt werden, wie es durch die durch­ gezogene Linie in Fig. 9 angedeutet ist. Der Positionsversatz zwischen den Achsen 01 und 02 ist so eingestellt, um die Verformung des Zylinderblockes 1 auszugleichen, welche verur­ sacht wird wenn der Verdichter zusammengebaut wird.

Die Ventilkammer 41 für den Drehschieber 42 ist in dem mittigen Abschnitt des Zylinderblockes 1 ausgebildet. Er innere Durch­ messer der Ventilkammer 41 ist zur hinteren Seite hin von der vorderen Seite graduell vergrößert und die innere Wand der Ventilkammer 41 ist so verjüngt, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 angedeutet. Eine Umfangswand 41 ragt von dem hinteren Ende des Zylinderblockes hervor und ihr Inneres kommu­ niziert mit der Ventilkammer 41. Der innere Durchmesser der Umfangswand 41 ist von der vorderen Seite zur hinteren Seite hin graduell verringert und die innere Wand der Umfangswand 61 ist auf diese Weise in der Richtung entgegengesetzt zu derjeni­ gen der Ventilkammer 41 verjüngt. Die verjüngten inneren Wände der Ventilkammer 41 und der Umfangswand 61 sind vorgesehen, um die Verformung des Zylinderblockes 1 auszugleichen, die während des Zusammenbaus des Verdichters auftritt. Weiterhin berühren sich der Zylinderblock 1 und das vordere Gehäuse 3 über die ebene Verbindungsstelle 53.

Bei dieser Ausführungsform verformt sich, wie im Stand der Technik, der Zylinderblock 1 aufgrund des Biegemomentes M, welches durch die Spannkraft der Durchgangsbolzen 9 erzeugt wird. Jedoch ist der Zylinderblock 1 vorverformt, um die Verformung auszugleichen, die durch das Biegemoment M her­ vorgerufen wird. Wenn der Zylinderblock 1 mit den Durchgangs­ bolzen 9 befestigt wird, verformen sich daher die Zylinder­ bohrungen 11 zu dem normalen Zustand hin, wie es durch eine durchbrochene Linie in Fig. 9 angedeutet ist, wo die Achsen 01 und 02 parallel zueinander sind. Dies läßt die Kolben 12 sanft hin- und hergehen. Die inneren Wände der Ventilkammer 41 und der Umfangswand 61 verformen sich zu der normalen Form, wie sie durch die durchbrochene Linie in Fig. 9 angedeutet ist, wo ihre inneren Durchmesser einheitlich sind. Dies stellt die sanfte Drehung des Drehschiebers 42 sicher.

Eine sechste Ausführungsform dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben werden.

Bei der sechsten Ausführungsform wird der Ring in der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform weggelassen. Ventilkammern 41 zur Aufnahme eines Drehschiebers (nicht dargestellt) haben annä­ hernd den gleichen Aufbau wie der in Fig. 3 dargestellte Dreh­ schieber 42 und sind an den mittigen Abschnitten beider Zylin­ derblöcke 1 vorgesehen.

Beide Zylinderblöcke 1 besitzen vorverformte Zylinderbohrungen 11, um sich nach außen gerichtet zu dem hinteren Ende oder dem vorderen Ende der beiden Zylinderblöcke 1 von den Berührungs­ flächen 53 zu neigen, wie es durch eine durchbrochene Linie in Fig. 10 angedeutet ist, bevor die Zylinderblöcke 1 mit den Durchgangsbolzen 9 angezogen werden. Die Ventilkammern 41 sind vorverformt, so daß ihre Durchmesser zu der Außenseite beider Zylinderblöcke 1 hin von der Berührungsverbindungsstelle 53 zunehmen. Nach der Befestigung der Zylinderblöcke 1 sind die Zylinderbohrungen 11 und die Ventilkammer 41 zu ihrem normalen Zustand verformt, wie er durch eine durchgezogene Linie in Fig. 10 angedeutet wird. In dem normalen Zustand erstrecken sich die individuellen Zylinderbohrungen 11 parallel zu der Achse der Antriebswelle und der Innendurchmesser der Ventilkammer 41 wird einheitlich zylindrisch.

Daher kann diese Ausführungsform auch die sanfte hin- und her­ gehende Bewegung der Kolben 12 in ihren jeweiligen Zylinder­ bohrungen 11 sicherstellen und die sanfte Drehung des Dreh­ schiebers 42 in der Ventilkammer 41.

Diese Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch in den nachfol­ genden Formen verkörpert werden.

• (1) Wie in Fig. 11 dargestellt, wird ein sich erstreckender Abschnitt 3b einstückig mit dem Umfang des vorderen Gehäuses 3 in Verbindung mit der verjüngten Berührungsverbindungsstelle 52 ausgebildet. In diesem Fall wird die Festigkeit des Gehäuses 3 verstärkt.
• (2) Der Dichtungsring ist an der verjüngten Berührungsfläche des Zylinderblockes 1 angebracht anstelle der verjüngten Be­ rührungsfläche des vorderen Gehäuses 3 in der in Fig. 3 dar­ gestellten Ausführungsform. Der Dichtungsring 2 ist an der ver­ jüngten Berührungsfläche des Ringes 51 angebracht anstelle der verjüngten Berührungsfläche des vorderen Gehäuses in der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform. In jenen Fällen wird die Festigkeit des vorderen Gehäuses 3 verbessert.
• (3) In Fig. 2 wird der Punkt der Aufbringung P3 der Spannkraft Δf näher an der Vorderseite des Verdichters als an der vorderen inneren Endfläche 41a der Ventilkammer 41 eingestellt. Sogar, wenn dieser Punkt der Aufbringung P3 näher an der Hinterseite des Verdichters als an der vorderen inneren Endfläche 41a ein­ gestellt wird, wirkt nur die Spannkraft auf den Zylinderblock 1. Daher wird die Verformung des Zylinderblockes 1 unterdrückt im Vergleich mit dem Fall, wo ein Biegemoment M auf den Zylin­ derblock 1 wie nach dem Stand der Technik wirkt.
• (4) Obwohl der Saugdurchlaß 44 in dem Drehschieber 42 nach der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, kann ein Auslaßdurchlaß (nicht dargestellt) zusätzlich dazu oder alleine vorgesehen werden.
• (5) Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform können die Ringe 51 integriert werden. In diesem Fall wird die Anzahl an Bauteile verringert, was auf diese Weise die Herstellung des Verdichters vereinfacht und die Herstellungskosten verringert.
• (6) Bei den in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungs­ formen können die Ventilstrukturen, wie sie in Fig. 7 und 8 dargestellt sind, anstelle des Drehschiebers verwendet werden. In diesem Fall kann die Ventilkammer 41 weggelassen werden und nur die Zylinderbohrungen 11 sollten vorverformt werden. Dies resultiert in einer Kostensenkung.

Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als der Illustration halber anzusehen und nicht als beschränkend und die Erfindung ist nicht auf die hier wiedergegeben Details beschränkt, sondern kann im Rahmen der zugehörigen Ansprüche modifiziert werden.

Claims (14)

1. Verdichter vom Hubkolbentyp zum Saugen und Verdichten von Gas durch eine Vielzahl von in einem Gehäuse (1, 3, 6) in Über­ einstimmung mit der Drehung einer in dem Gehäuse abgestützten Antriebswelle (21) hin- und herbewegten Kolben (12), gekenn­ zeichnet durch:
eine Vielzahl von Gehäusebauteilen (1, 3, 6), die entlang einer Achse der Antriebswelle (21) angeordnet sind und zur Bildung des Gehäuses einander berühren; und
eine Einrichtung zur Unterdrückung des in einem bestimmten der Gehäusebauteile (1, 3, 6) erzeugten Biegemomentes, wenn die Gehäusebauteile (1, 3, 6) in einer Richtung parallel zu der Achse der Antriebswelle (21) zusammengedrückt werden.

2. Verdichter nach Anspruch 1, wobei die Unterdrückungsein­ richtung beinhaltet:
Berührungsflächen (52), die an den jeweiligen Gehäuse­ bauteilen (1, 3, 6) vorgesehen sind, um einander gegenüber zu liegen, wobei die Berührungsflächen (52) bezüglich der Achse der Antriebswelle (21) geneigt sind; und
eine Befestigungseinrichtung (9) zum Zusammendrücken der Gehäusebauteile (1, 3, 6) entlang einer Richtung parallel zu der Achse der Antriebswelle, wobei die Unterdrückungseinrich­ tung eine Spannkraft erzeugt, die bezüglich des Gehäuses nach innen gerichtet ist entsprechend der Neigung der Berührungs­ flächen (52).

3. Verdichter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aufweist:
einen Zylinderblock (1) mit einem äußeren Umfangsabschnitt und einer Vielzahl von Zylinderbohrungen (11), wo das Gas ver­ dichtet wird;
ein vorderes Gehäuse (3), welches mit dem Zylinderblock (1) zusammenpaßt und einen äußeren Umfangsabschnitt besitzt; und
ein hinteres Gehäuse (6), welches mit dem Zylinderblock (1) zusammenpaßt und einen äußeren Umfangsabschnitt besitzt;
wobei die Befestigungseinrichtung eine Vielzahl von Bolzen (9) aufweist, die den Zylinderblock (1) und das vordere Gehäuse (3) an den äußeren Umfangsabschnitten davon durchsetzen, um das vordere Gehäuse (3) und das hintere Gehäuse (6) am Zylinder­ block (1) zu halten.

4. Verdichter nach Anspruch 3, weiterhin mit:
eine in dem hinteren Gehäuse (6) vorgesehene Saugkammer (7) zum Ansaugen des Gases von außerhalb des Verdichters;
eine Entlastungskammer (8), die in dem hinteren Gehäuse (6) zur Aufnahme des in den Zylinderbohrungen (11) verdichteten Gases;
wobei der Zylinderblock (1) und das vordere Gehäuse (3) jeweils Bohrungen (1a, 3a) zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle (21) besitzt;
wobei die Zylinderbohrungen (11) um die Antriebswelle (21) herum angeordnet sind;
einen Drehschieber (42), der synchron mit der Antriebswelle (21) drehbar ist;
eine Ventilkammer (41) an dem Zylinderblock (1) vorgesehen ist zur Aufnahme des Drehschiebers (42), wobei die Ventilkammer (41) mit der Bohrung (1a) des Zylinderblockes (1) kommuniziert; und
ein Durchlaß (45) an dem Drehschieber (42) vorgesehen ist zur Zuführung von Gas in der Saugkammer (7) an die Zylinderbohrungen (11).

5. Verdichter nach Anspruch 4, wobei die Spannkraft an einer Stelle erzeugt wird, die vor der Ventilkammer (41) ist.

6. Verdichter nach Anspruch 2, weiterhin mit einem zwischen dem Zylinderblock (1) und dem vorderen Gehäuse (3) dazwischen an­ geordneten Ring (51), wobei der Ring (51) Berührungsflächen be­ sitzt, welche jede mit entsprechenden Berührungsflächen des Zylinderblockes (1) und des vorderen Gehäuses (3) zusammenpas­ sen und wobei die Berührungsflächen des Ringes (51) und des Zylinderblockes (1) bezüglich der Achse der Antriebswelle (21) geneigt sind.

7. Verdichter nach Anspruch 3, weiterhin mit Dichtungen (2), die an den Berührungsflächen angeordnet sind und wobei die Bolzen (9) innerhalb der Dichtungen (2) angeordnet sind.

8. Verdichter nach Anspruch 2, wobei jeder Kolben (12) einen doppelköpfigen Kolben mit Köpfen an dem vorderen Ende und dem hinteren Ende jedes Kolbens besitzt, wobei das Gehäuse beinhal­ tet:
einen vorderen Zylinderblock (1) und einen hinteren Zylinderblock (1) jeweils mit einer Zylinderbohrungen (11) zur Aufnahme eines doppelköpfigen Kolbens (12);
einen zwischen den vorderen und hinteren Zylinderblöcken (1) angeordneten Ring (51), wobei der vordere der hintere Zylinderblock (1) miteinander mit dem Ring (51) zusammenpassen, wobei der vordere Zylinderblock und der hintere Zylinderblock und der Ring jeweils eine Berührungsfläche (52) besitzen, die bezüglich der Achse der Antriebswelle (21) geneigt ist und der Ring ein Paar von gegenüberliegenden Berührungsflächen besitzt, von denen jede bezüglich der Achse der Antriebswelle geneigt ist; und
ein vorderes Gehäuse (3), welches mit dem vorderen Zylinderblock (1) zusammenpaßt; und
ein hinteres Gehäuse (6), welches mit dem hinteren Zylinderblock (1) zusammenpaßt;
wobei die Befestigungseinrichtung eine Vielzahl von Bolzen (9) besitzt, welche den vorderen und den hinteren Zylinderblock (1) an deren äußeren Umfangsabschnitten durchsetzen und das vordere Gehäuse (3) sowie das hintere Gehäuse (6) an dem vorderen und dem hinteren Zylinderblock (1) halten.

9. Verdichter nach Anspruch 8, weiterhin mit:
Saugkammern (7), welche an dem vorderen Gehäuse (3) und dem hinteren Gehäuse (6) vorgesehen sind zum Ansaugen des Gases von außerhalb des Verdichters;
Entlastungskammern (8), welche an dem vorderen Gehäuse (3) und dem hinteren Gehäuse (6) vorgesehen sind zur Aufnahme des in den Zylinderbohrungen (11) verdichteten Gases;
wobei die vorderen und hinteren Zylinderblöcke (1) und das vordere Gehäuse (3) Bohrungen zur drehbaren Abstützung der Antriebswelle (21) besitzt; und
wobei die Zylinderbohrungen (11) um die Antriebswelle (21) herum angeordnet sind.

10. Verdichter nach Anspruch 8, weiterhin mit Dichtungen (2), welche an den Berührungsflächen angeordnet sind und wobei die Bolzen (9) innerhalb der Dichtungen (2) angeordnet sind.

11. Verdichter nach Anspruch 10, wobei der Ring (51) ein Paar von mit dem vorderen Zylinderblock (1) und dem hinteren Zylin­ derblock (1) jeweils zusammenpassender Unter-Ringe aufweist, wobei die Unter-Ringe einander mit Dichtungen (2) berühren.

12. Verdichter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse beinhaltet:
einen Zylinderblock (1) mit einer Vielzahl von Zylinder­ bohrungen (11), wo Gas verdichtet wird;
ein mit dem Zylinderblock (1) zusammenpassendes vorderes Gehäuse (3); und ein mit dem Zylinderblock (1) zusammenpassendes hinteres Gehäuse (6);
wobei die Unterdrückungseinrichtung eine Vielzahl von Bolzen (9) besitzt, welche den Zylinderblock (1), das vordere Gehäuse (3) und das hintere Gehäuse (6) durchsetzen, wobei die Bolzen zur Befestigung des vorderen Gehäuses (3) und des hinteren Gehäuses (6) an dem Zylinderblock (1) entlang einer Richtung parallel zu der Achse der Antriebswelle (21) dienen und wobei der Zylinderblock (1) vorverformt ist, um eine Verformung des Zylinderblockes (1) aufgrund eines Biegemomentes zu negieren, welches erzeugt wird, wenn das vordere Gehäuse (3) und das hintere Gehäuse (6) an dem Zylinderblock (1) durch die Bolzen (9) befestigt werden.

13. Verdichter nach Anspruch 12, wobei die Vorverformung des Zylinderblockes (1) geleistet wird durch geneigte Achsen der Zylinderbohrungen (11) außerhalb des Verdichters von der Vorderseite zur Rückseite der Zylinderbohrungen (11) hin.

14. Verdichter nach Anspruch 1, wobei jeder Kolben (12) einen doppelköpfigen Kolbens mit einem Kopf an dem vorderen Ende und an dem hinteren Ende jedes Kolbens aufweist, wobei das Gehäuse beinhaltet:
einen vorderen Zylinderblock (1) und einen hinteren Zylinder­ block (1), die jeweils eine Zylinderbohrung (11) zur Aufnahme eines doppelköpfigen Kolbens (12) besitzen;
ein vorderes Gehäuse (3), welches mit dem vorderen Zylinderblock (1) zusammenpaßt; und
ein hinteres Gehäuse (6), welches mit dem hinteren Zylinderblock (1) zusammenpaßt; und
wobei die Unterdrückungseinrichtung eine Vielzahl von Bolzen (9) besitzt, welche das vordere Gehäuse (3) und das hintere Gehäuse (6) mit den vorderen und den hinteren Zylinderblöcke (1) entlang einer Richtung parallel zu der Achse der Antriebswelle (21) befestigen und wobei der vordere und der hintere Zylinderblock (1) vorverformt sind, um die Verformung der Zylinderblöcke (1) aufgrund eines Biegemomentes, das erzeugt wird, wenn die Bolzen (9) angezogen werden, zu negieren.