DE19827471A1 - Herstellungsverfahren eines Schuhes und Schuh eines Schiefscheibenkompressors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungs­ verfahren eines Schuhes eines Schiefscheibenkompressors und insbesondere eines Kühlkompressors. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Schuh eines Schiefscheibenkompres­ sors und insbesondere eines Kühlkompressors.

Fig. 1 zeigt einen bei der Anmelderin vorhandenen Schief­ scheibenkompressor 1. Der Schiefscheibenkompressor 1 weist Schuhe 151 auf. Eine äußere Hülle des Kompressors 1 weist ei­ nen vorderen Zylinderkopf 121, eine vordere Ventilplatte 141, einen vorderen Zylinderblock 99, einen hinteren Zylinderblock 100, eine hintere Ventilplatte 131 und einen hinteren Zylin­ derkopf 142 auf. Eine Antriebswelle 112 erstreckt sich entlang der Hauptachse des Kompressors 1. Ein Abschnitt der Antriebs­ welle 112 ist drehbar durch einen ersten nabenartigen Vor­ sprung 99b des vorderen Zylinderblockes 99 durch ein Nadella­ ger 113 gelagert. Ein anderer Abschnitt der Antriebswelle 112 ist drehbar durch einen zweiten nabenartigen Vorsprung 100b des hinteren Zylinderblockes 100 durch ein Nadellager 114 ge­ lagert. Eine Schiefscheibe 115 ist an der Antriebswelle 112 durch eine Schraube 116 auf einem dritten nabenartigen Vor­ sprung 115b der Schiefscheibe 115 befestigt. Damit eine axiale Bewegung der Antriebswelle 112 verhindert wird, ist ein Druck­ lager 117 auf dem ersten nabenartigen Vorsprung 99b des vorde­ ren Zylinderblockes 99 und dem dritten nabenartigen Vorsprung 115b der Schiefscheibe 115 vorgesehen. Weiter ist ein Druckla­ ger 118 zwischen dem zweiten nabenartigen Vorsprung 100b des hinteren Zylinderblockes 100 und dem dritten nabenartigen Vor­ sprung 115b der Schiefscheibe 115 zum Verhindern der axialen Bewegung der Antriebswelle 112 vorgesehen.

Der vordere Zylinderblock 99 und der hintere Zylinderblock 100 weisen eine Mehrzahl von umfangsmäßig angeordneten Zylinder­ kammern 119 auf, in denen sich Kolben 101 hin- und herbewegen. Die Kolben 101 sind mit der Schiefscheibe 115 durch die Schuhe 151 verbunden, die in Kontakt mit den Oberflächen 115a der Schiefscheibe 115 stehen.

Die Mitten der Kolben 101 sind so gebildet, daß sie einen aus­ genommenen Abschnitt 110a aufweisen, in deren axiale Enden sphärische Fassungen 110b gebohrt sind. Die Schuhe 151 weisen Halbkugelformen auf. Die unteren ebenen Oberflächen der Schuhe 151 stehen in Kontakt mit der Oberfläche 115a der Schiefschei­ be 115. Die sphärischen Oberflächen der Schuhe 151 greifen in die Oberfläche der sphärischen Fassungen 110b der Kolben 101 ein.

Die Schiefscheibe 115 dreht sich mit der Drehung der Antriebs­ welle 112. Wenn sich die Schiefscheibe 115 dreht, gleiten die Schuhe 151 auf der Oberfläche 115a der Schiefscheibe 115 und führen eine Präzisionsbewegung innerhalb der sphärischen Fas­ sungen 110b aus. Somit übertragen die Schuhe 151 eine axiale Komponente der Bewegung der Schiefscheibe 115 auf die Kolben 101, und gleichzeitig verhindern sie die Übertragung der Rota­ tionskomponente der Bewegung der Schiefscheibe 115 auf die Kolben 101.

Drei Herstellungsverfahren der Schuhe sind in den japanischen Patentveröffentlichungen S 56-136249, S 56-139248 bzw. H1-162534 beschrieben.

In Fig. 2a-2d ist ein erstes Herstellungsverfahren eines Schuhes 151 dargestellt. Es wird Bezug genommen auf Fig. 2a, ein zylindrisch geformtes Material 119 wird aus einem Platten­ material (nicht gezeigt) gestanzt. Gemäß diesem Verfahren kann das kurze zylindrische Material 119 aus einem einzelnen Mate­ rial gemacht sein. Der Hauptabschnitt 119a des zylindrischen Materiales 119 kann aus Eisen sein, und der Grundplattenab­ schnitt 119b kann aus Kupfer sein. Es wird Bezug genommen auf Fig. 2b, die obere Kante des Materiales 119 wird umfangsmäßig angeschrägt, so daß eine konische Oberfläche 119c gebildet wird. Es wird Bezug genommen auf Fig. 2c, das Material 119 mit der oberen abgeschrägten Umfangskante wird innerhalb des oberen Gesenkschmiedeteiles 123 und des unteren Gesenkschmie­ deteiles 121 geschmiedet. In der unteren Oberfläche des oberen Gesenkschmiedeteiles 123 ist eine sphärische Ausnehmung 124 vorgesehen, und in der oberen Oberfläche des unteren Gesenk­ schmiedeteiles 121 ist eine flache zylindrische Ausnehmung 122 vorgesehen, die den unteren Abschnitt des Materiales 119 auf­ nimmt und im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die un­ tere Pfanne des Materiales 119 aufweist. Dieser Schritt bildet die endgültige Form des Schuhes 151. Fig. 2(d) stellt den vollständigen Schmiedevorgang dar.

Bei dem Schmiedevorgang kann ein Phänomen auftreten, das als Rückfedern bekannt ist. Durch das Entfernen der Schmiedekraft nach dem Schmiedevorgang wird ein Betrag der Deformation frei­ gegeben, so daß die gewünschte Abmessung nicht erreicht wird. Zum Unterdrücken des Rückfederphänomens können Verfahren zum Verringern des Betrages, der zu deformieren ist, durchgeführt werden. Das Abschrägen zum Bilden einer konischen Oberfläche, wie in Fig. 2b gezeigt ist, ist solch ein Verfahren. Dieser Abschrägevorgang verbraucht jedoch Zeit und erhöht die Kosten des Herstellens der Schuhe.

In Fig. 3a-3d ist ein zweites Herstellungsverfahren des Schuhes 151 dargestellt. Es wird Bezug genommen auf Fig. 3a, ein zylindrisch geformtes Material 119 wird aus einem Platten­ material (nicht gezeigt) gestanzt. Es wird Bezug genommen auf Fig. 3b, es wird in die obere Oberfläche des Hauptabschnittes 119a des zylindrischen Materiales 119 bis zu einem mittleren Punkt gebohrt. Der Bohrvorgang bildet ein (Sack-)Loch 120. Es wird Bezug genommen auf Fig. 3c, das Material 119 wird durch ein oberes Gesenkschmiedeteil 123 und ein unteres Gesenk­ schmiedeteil 121 geformt. In der unteren Oberfläche des oberen Gesenkschmiedeteiles 123 ist eine sphärische Ausnehmung 124 vorgesehen, und in der oberen Oberfläche des unteren Gesenk­ schmiedeteiles 121 ist ein zylindrische Ausnehmung 122 vorge­ sehen. Die zylindrische Ausnehmung 122 nimmt den unteren Ab­ schnitt des Materiales 119 auf und weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der untere Abschnitt des Materiales 119 auf. Dieser Schritt bildet die endgültige Form des Schuhes 151. Fig. 3(d) stellt den vollständigen Schmiedevorgang dar. Zum Unterdrücken des Rückfederphänomens nach dem Schmiedevor­ gang wird der in Fig. 3b dargestellte Bohrvorgang ausgeführt. Der Bohrvorgang verbraucht jedoch Herstellungszeit und erhöht die Kosten zum Herstellen der Schuhe.

In Fig. 4a und 4b ist ein drittes Herstellungsverfahren ei­ nes Schuhes 230 dargestellt. Es wird Bezug genommen auf Fig. 4a, ein sphärisches Material 223 ist dargestellt. Eine obere Halbkugel 223U des sphärischen Materiales 223 ist einer zylin­ drischen Ausnehmung 220U zugewandt. Die zylindrische Ausneh­ mung 220U ist auf der unteren Oberfläche eines oberen Gesenk­ schmiedeteiles 220 gebildet. Eine untere Halbkugel 223L des sphärischen Materiales 223 ist einer sphärischen Ausnehmung 213L zugewandt. Die sphärischen Ausnehmung 213L ist auf der oberen Oberfläche eines unteren Gesenkschmiedeteiles 213 ge­ bildet. Eine Stange 216 wird zum Schieben des Schuhes 230 aus der sphärischen Ausnehmung 213L des unteren Gesenkschmiedetei­ les 213 benutzt, nachdem der Schmiedevorgang beendet worden ist. Fig. 4(b) zeigt das Beenden des Schmiedevorganges. Es wird Bezug genommen auf Fig. 4a und 4b, die obere Halbkugel 223O ist so gebildet, daß sie eine untere ebene Oberfläche 230P des Schuhes 230 durch den Schmiedevorgang formt. Die un­ tere Halbkugel 223L ist so geformt, daß sie eine sphärische Oberfläche 230S bildet. Der Unterschied in der Form zwischen der unteren Halbkugel 223L des sphärischen Materiales 223 vor dem Schmiedevorgang und der sphärischen Oberfläche 230S des fertigen Schuhes ist klein, und der Rückfedereffekt ist ver­ ringert oder sogar ausgeschlossen. Folglich kann die sphäri­ sche Oberfläche 230S des Schuhes 230 relativ genaue Abmessun­ gen haben. Jedoch wird ein beträchtlicher Betrag der oberen Halbkugel 223U in die untere ebene Oberfläche 230P deformiert. Somit wird die Abmessungsgenauigkeit der unteren ebenen Ober­ fläche 230P des Schuhes aufgrund des Rückfedereffektes verrin­ gert. Zusätzlich ist die Vorbereitung des sphärischen Materia­ les 223 zeitaufwendig und teuer.

Daher ist Notwendigkeit für ein Herstellungsverfahren der Schuhe aufgetaucht, das weniger kompliziert ist und eine höhe­ re Abmessungsgenauigkeit der Schuhform möglich macht.

Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und effektives Herstellungsverfahren eines Schuhes mit einer guten Abmessungsgenauigkeit vorzusehen, ebenfalls soll ein entsprechender Schuh vorgesehen werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch einen Schuh eines Schiefscheibenkühlkompressors mit den Merkmalen des Anspruches 5.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Insbesondere wird bei dem Herstellungsverfahren als erstes ei­ ne Zwischenform im wesentlichen der Schuhform ähnlich aus ei­ nem Plattenmaterial gepreßt. Die Zwischenform verbleibt an­ fänglich an dem Plattenmaterial anhaftend. Als zweites wird die Zwischenform von dem Plattenmaterial durch eine Presse ge­ trennt. Da beide Preßformen für den ersten und den zweiten Schritt innerhalb einer Preßmaschine eingebaut sein können, kann das Plattenmaterial kontinuierlich zugeführt werden. So­ mit kann eine große Zahl von Zwischenformen, von denen jede eine Form ähnlich zu der Schuhform aufweist, in verkürzter Zeit erhalten werden. Weiter sind diese zwei Schritte effekti­ ver als ein Anschrägvorgang oder ein Bohrvorgang.

Als drittes wird die Zwischenform geglüht und trommelpoliert. Als viertes wird die Zwischenform zum Bilden einer Schuhform durch einen Schmiedevorgang geschmiedet. Da bei diesem Vorgang die Zwischenform eine Form ähnlich zu der des Schuhes auf­ weist, ist der benötigte Deformationsbetrag verringert. Folg­ lich wird ein Schuh mit verbesserter Abmessungsgenauigkeit er­ halten.

Als nächstes wird der geschmiedete Schuh aus der Schmiede ent­ fernt und poliert.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Schief­ scheibenkompressors;

Fig. 2a-2d eine Abfolge von Schritten bei einem er­ sten Herstellungsverfahren eines Schuhes;

Fig. 3a-3d eine Abfolge von Schritten bei einem zwei­ ten Herstellungsverfahren;

Fig. 4a und 4b eine Abfolge von Schritten bei einem drit­ ten Herstellungsverfahren;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Preßmaschine für einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens eines Schuhes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht eines Plat­ tenmateriales nach dem ersten Schritt des Herstellungsverfahrens;

Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht des Platten­ materiales und des Schuhes der Zwischen­ form nach dem zweiten Schritt des Herstel­ lungsverfahrens des Schuhes;

Fig. 8 eine Seitenansicht des Schuhes der Zwi­ schenform nach dem zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens des Schuhes;

Fig. 9a und 9b einer Abfolge von Unterschritten in dem vierten Schritt eines Herstellungsverfah­ rens des Schuhes;

Fig. 10 eine Seitenansicht des endgültigen Schu­ hes, der gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 5, zwei zylindrische Preßform­ werkzeuge 7 und 9 weisen im wesentlichen den gleichen Durch­ messer auf und sind an einer oberen Basis 3 einer Preßmaschine befestigt. Ein Loch 15 ist unter dem zylindrischen Preßform­ werkzeug 9 als ein Durchgangsloch zum Entfernen einer unteren Basis 11 der Preßmaschine vorgesehen. Eine kugelförmige Aus­ nehmung 13 kann unter dem zylindrischen Preßformwerkzeug 7 vorgesehen sein. Der Krümmungsradius R2 der kugelförmigen Aus­ nehmung 13 ist kleiner als der Krümmungsradius R1 des kugel­ förmigen Abschnittes des Schuhes, der in Fig. 10 gezeigt ist. Ein Luftauslaßloch 13a ist an dem Boden der kugelförmigen Aus­ nehmung 13 gebohrt. Ein Plattenmaterial 1 kann in die Preßma­ schine kontinuierlich in die durch den Pfeil I bezeichnete Richtung zugeführt werden. Das Plattenmaterial 1 kann ein Stahl niedrigen Kohlenstoffgehaltes sein.

Fig. 6 stellt eine Deformation darf die durch das Preßform­ werkzeug 7 und die kugelförmige Ausnehmung 13 in dem Platten­ material 1 gebildet ist. Auf der oberen Oberfläche des Plat­ tenmateriales 1 ist eine zylindrische Ausnehmung 1a gebildet.

Auf der unteren Oberfläche des Plattenmateriales 1 ist ein ku­ gelförmiger Vorsprung 19 gebildet. Der Krümmungsradius des ku­ gelförmigen Vorsprunges 19 ist im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius R2 der kugelförmigen Ausnehmung 13. Der Vor­ sprung 19 ist an dem Plattenmaterial 1 angebracht.

Fig. 7 zeigt das Ausstanzen des Vorsprunges 19 durch das Preßformwerkzeug 9. Der Vorsprung 19 wird ausgestanzt und fällt durch das Loch 15 und wird in einem Sammelbehälter (nicht gezeigt) gesammelt.

Fig. 8 zeigt die Zwischenform 17 des Schuhs. Die Zwischenform 17 des Schuhes weist einen kugelförmigen Abschnitt 19a und ei­ nen Zylinderabschnitt 21 auf. Die Zwischenform 17 des Schuhes ersetzt das in Fig. 2b gezeigte angeschrägte Material 119, das in Fig. 3b gezeigte gebohrte Material 119 und das in Fig. 4a gezeigte kugelförmige Material 223. Der in Fig. 5 dar­ gestellte Preßvorgang ermöglicht das Herstellen der Zwischen­ form des Schuhes 17 aus dem Plattenmaterial 1 mit einer erhöh­ ten Rate im Vergleich mit den Verfahren, die Anschrägen oder Bohren verlangen. Die Zwischenform 17 des Schuhes wird zum Entfernen innerer Spannung geglüht und trommelpoliert zum Ent­ fernen einer Oxidationsschicht, die sich auf der Oberfläche der Zwischenform 17 des Schuhes während des Glühens ansammelt.

Fig. 9 zeigt, wie die Zwischenform 17 des Schuhes zum Bilden der endgültigen Form eines Schuhes 50 geschmiedet wird. Es wird Bezug genommen auf Fig. 9a, in der unteren Oberfläche des oberen Gesenkschmiedeteiles 33 weist eine kugelförmige Ausnehmung 41 einen Krümmungsradius R1 auf, der im wesentli­ chen gleich dem Krümmungsradius des kugelförmigen Abschnittes des Schuhes 50 ist. Das obere Gesenkschmiedeteil 33 weist eine kurze zylindrische Wand 42 mit einem Radius A/2 auf, die sich an die kugelförmige Ausnehmung 41 anschließt. Der Krümmungsra­ dius R2 des kugelförmigen Abschnittes 19a der Zwischenform 17 des Schuhes ist kleiner als der Krümmungsradius R1 der kugel­ förmigen Ausnehmung 41. Bei einer Ausführungsform beträgt der Unterschied zwischen R1 und R2 zwischen ungefähr 1 mm und un­ gefähr 6 mm. In der oberen Oberfläche des unteren Gesenk­ schmiedeteiles 35 weist eine zylindrische Ausnehmung eine kreisförmige ebene Oberfläche 45 auf. Der Durchmesser der kreisförmigen ebenen Oberfläche 45 ist gleich dem Durchmesser des Zylinderabschnittes 21 der Zwischenform 17 des Schuhes als auch eine konische Umfangsoberfläche 46.

Fig. 9b zeigt die Beendigung des Schmiedevorganges. Eine un­ terbrochene Linie zeigt die Form der Zwischenform 17 des Schu­ he vor dem Schmieden, und eine durchgezogene Linie zeigt die Form des Schuhes 50 nach dem Schmieden. Ein Vergleich von Fig. 9b mit Fig. 2c und 3c zeigt, daß der Deformationsbetrag zum Umwandeln des kugelförmigen Abschnittes der Zwischenform 17 des Schuhes in den kugelförmigen Abschnitt des Schuhes 50 verringert ist. Weiter kann durch Vergleichen der Fig. 9a mit der Fig. 4a gesehen werden, daß der Deformationsbetrag der unteren Oberfläche 32 der Zwischenform 17 des Schuhes verrin­ gert ist. Diese verringerte Betrag resultiert daher, daß die untere Oberfläche 23 von Anfang an eine ebene Oberfläche ist. Somit weisen die gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Schuhe eine verbesserte Abmessungsge­ nauigkeit auf.

Fig. 10 zeigt einen Schuh 50. Der Schuh 50 weist einen kugel­ förmigen Abschnitt 51 mit einem Krümmungsradius R1, einen kur­ zen zylindrischen Abschnitt 53 mit einem Radius A/2, eine leicht konische Oberfläche 52 und eine untere Oberfläche 54 auf. Bei der Ausführungsform liegt A/2 in dem Bereich von 0,6 R1 bis ungefähr 0,9 R1.

Der Schuh 50 kann gehärtet werden, so daß er eine Härte größer als H_RC 58 auf der Rockwell-Skala C aufweist. Der Schuh 50 kann durch Polieren bearbeitet werden.

Wie oben erläutert wurde, kann ohne den einzelnen Anschrägvor­ gang oder den einzelnen Bohrvorgang die Zwischenform des Schu­ hes schneller durch kontinuierliche Preßtätigkeit hergestellt werden. Die Zwischenform des Schuhes, die erhalten wird, weist eine Form ähnlich zu der Form des fertigen Schuhes auf. Daher kann in dem Schmiedevorgang eine genaue Schuhform erhalten werden, während der Rückfedereffekt verringert oder ausge­ schlossen wird.

Claims (8)

1. Herstellungsverfahren eines Schuhes eines Schiefscheiben­ kompressors, mit den Schritten:

• (a) Pressen eines kugelförmigen Vorsprunges (19) auf einer er­ sten Seitenoberfläche eines Plattenmateriales (1) und Bilden einer zylindrischen Ausnehmung (1a) auf einer zweiten Sei­ tenoberfläche des Plattenmateriales (1) durch eine Preßtätig­ keit;
• (b) Stanzen des kugelförmigen Vorsprunges (19) aus dem Plat­ tenmaterial (1) zum Erzielen eines halbkugelförmigen Stückes (17) und
• (c) Schmieden des gestanzten halbkugelförmigen Stückes (17) in eine Schuhform, wobei die Schuhform einen halbkugelförmigen Abschnitt (51), einen zylindrischen Abschnitt (53), einen ko­ nischen Abschnitt (52) und eine untere ebene Oberfläche (54) erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Stanzschritt (b) einen an einem halbkugelförmigen Abschnitt (19a) angebrachten zylindrischen Abschnitt (21) bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schmiede­ schritt (c) einen Krümmungsradius (R2) eines halbkugelförmigen Abschnittes (19a) des halbkugelförmigen Stückes (17) um unge­ fähr 1 mm bis ungefähr 6 mm ausdehnt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit: Ausglühen und Polieren des halbkugelförmigen Stückes (17) zwi­ schen dem Stanzschritt (b) und dem Schmiedeschritt (c).

5. Schuh (50) für einen Schiefscheibenkompressor mit einem halbkugelförmigen Abschnitt (51) mit einem Krümmungsradius (R1), einem zylindrischen Abschnitt (53), einem konischen Ab­ schnitt (52) und einer unteren ebenen Oberfläche (54).

6. Schuh nach Anspruch 5, bei dem der zylindrische Abschnitt (53) einen Radius (A/2) aufweist, wobei der Radius (A/2) in dem Bereich von ungefähr 60% bis ungefähr 90% des Krümmungs­ radius (R1) des halbkugelförmigen Abschnittes (51) liegt.

7. Schuh nach Anspruch 5 oder 6, bei dem ein halbkugelförmi­ ges Stück (17) aus einem Plattenmaterial (1) gestanzt ist.

8. Schuh nach Anspruch 7, bei dem das Plattenmaterial (1) ein Stahl niedrig Kohlenstoffgehaltes ist.