DE19960233A1 - Schiefscheibenkompressor - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schiefscheibenkompressor (10) mit einem Schuh (2), der zwischen einem Kolben (20) und einer mit einer drehbaren Welle (14) verbundenen Schiefscheibe (17) eingefügt ist. Der Schuh (2) weist einen sphärischen konvexen Teil (2a) auf, der in einen konkaven Teil (1) des Kolbens (20) eingefügt ist. Der Schuh (2) kann entlang der Schiefscheibe (17) gleiten. Ein Vorsprung (3) ist in dem konkaven Teil (1) so gebildet, daß ein Freiraum zwischen dem konkaven Teil (1) und dem sphärischen konvexen Teil (2a) belassen wird. Der Schuh wandelt eine Drehung der drehbaren Welle (14) in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens (20) in Zusammenwirkung mit der Schiefscheibe (17) um.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schiefscheiben­ kompressor und insbesondere auf den Aufbau eines Eingriffes ei­ nes Kolbens und eines Schuhes, die in dem Schiefscheibenkompres­ sor enthalten sind.

Herkömmliche Schiefscheibenkompressoren sind in den japanischen Offenlegungsschriften 135 990/1986, 65 509/1974 und 138 474/1981 offenbart. Jeder der Schiefscheibenkompressoren weist eine dreh­ bare Welle auf, die zum Bewirken einer Drehung angetrieben wird. Eine Schiefscheibe ist mit der drehbaren Welle zum Drehen zusam­ men mit der drehbaren Welle verbunden. Ein Kolben mit einem kon­ kaven Teil ist der Schiefscheibe zugewandt. Ein Schuh mit einem sphärischen konvexen Teil ist in den konkaven Teil eingesetzt. Wenn sich die drehbare Welle dreht, gleitet der Schuh entlang der Schiefscheibe und wandelt die Drehung der drehbaren Welle in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in Zusammenwirkung mit der Schiefscheibe um.

Von diesen herkömmlichen Schiefscheibenkompressoren wird der Kompressor, der einen Doppelkopfkolben benutzt, ein Doppel­ schiefscheibenkompressor genannt. Der Kompressor, der einen Kol­ ben mit einem Kompressionskopf nur an einem Ende benutzt, wird ein Einfachschiefscheibenkompressor genannt. Bei dem Einfach­ schiefscheibenkompressor ist der konkave Teil des Kolbens ge­ wöhnlich aus einer einzelnen sphärischen Oberfläche mit einem Krümmungsradius hergestellt, der im wesentlichen gleich zu dem des sphärischen konvexen Teil ist.

Während des Betriebes der herkömmlichen Schiefscheibenkompresso­ ren führt der Schuh eine Taumelbewegung in dem konkaven Teil ge­ mäß der Drehbewegung der Schiefscheibe aus. Daher wird die Auf­ rechterhaltung von hervorragenden Schmiereigenschaften zwischen dem sphärischen konvexen Teil des Schuhes und dem konkaven Teil des Kolbens verlangt.

Der Schiefscheibenkompressor mit dem obigen Aufbau weist jedoch Nachteile derart auf, daß das Schmieröl nicht leicht zwischen den konkaven Teil des Kolbens und den sphärischen konvexen Teil des Schuhes eintreten kann. Das ist so, da der konkave Teil des Kolbens im wesentlichen mit dem sphärischen konvexen Teil des Schuhes übereinstimmt, somit gibt es wenig Freiraum zwischen den beiden Gleitoberflächen.

Da eine große Kraft auf den konkaven Teil des Kolbens wirkt, wird Abnutzung durch die Gleitbewegung mit dem Schuh erzeugt. Insbesondere während des anfänglichen Zustandes des Betriebes des Schiefscheibenkompressors ist der Abnutzungsbetrag beträcht­ lich, da der konkave Teil nicht ausreichend mit der sphärischen konvexen Oberfläche des Schuhes zusammenpaßt. Weiterhin wird un­ normale Abnutzung manchmal in dem konkaven Teil des Kolbens er­ zeugt.

Damit dieses verhindert wird, ist zum Beispiel in dem US-Patent 4 734 041 beschrieben, daß die konvexe gekrümmte Oberfläche des Schuhes in eine sphärische Oberfläche mit einem kleineren Krüm­ mungsradius als der der sphärischen Oberfläche des konkaven Tei­ les gebildet ist, und daß die Spitze der sphärischen gekrümmten Oberfläche in einen flachen Teil gebildet ist. Bei dem in diesem US-Patent beschriebenen Kompressor wird ein Ölreservoir zwischen dem flachen Teil des Schuhes und dem konkaven Aufnahmeteil ge­ bildet, was vorteilhaft für die Schmierungseigenschaften ist.

Wenn jedoch das Ende der flachen Oberfläche des Schuhes auf der inneren Oberfläche des konkaven Teiles gleitet, wird die lokale Abnutzung des konkaven Teiles verstärkt. Daher wird ein Freiraum in einem Teil erzeugt, der sich von dem Freiraum unterscheidet, der zuvor vorgesehen wurde. Zusätzlich bewirkt die Last der lo­ kalen Kraft eine Teilverformung in dem konkaven Teil. Somit wird die Lebensdauer des Kompressors verkürzt. Zusätzlich wird auch als Resultat die relativen Vibrationen des Schuhes verstärkt, wodurch die Erzeugung von Geräusch während des Betriebes ver­ stärkt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schiefscheibenkompressor vorzusehen, bei dem lokale Abnutzung oder teilweise Verformung nicht in den konkaven Abschnitt verur­ sacht wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schiefscheibenkompressor mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Der Schiefscheibenkompressor weist insbesondere eine drehbare Welle auf, die zum Ausführen einer Drehung angetrieben wird. Ei­ ne Schiefscheibe ist mit der drehbaren Welle so verbunden, daß sie sich zusammen mit der drehbaren Welle dreht. Ein Kolben mit einem konkaven Teil ist der Schiefscheibe zugewandt. Ein Schuh mit einem sphärischen konvexen Teil ist in den konkaven Teil eingesetzt. Der Schuh kann entlang der Schiefscheibe zum Umwan­ deln der Drehung der drehbaren Welle in eine Hin- und Herbewe­ gung des Kolbens in Zusammenwirkung mit der Schiefscheibe glei­ ten. Der Kolben weist einen Vorsprung auf, der in dem konkaven Teil gebildet ist. Ein Freiraum ist zwischen dem konkaven Teil und dem sphärischen konvexen Teil vorgesehen.

Dadurch kann eine Abnutzung erhalten werden, ohne daß ein Ziehen oer Reißen auftritt, so daß der konkave Teil des Kolbens passend gemacht wird zu dem sphärischen konvexen Abschnitt des Schuhes.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Kompressors sind aus den zugehö­ rigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Zum Beispiel kann der Vorsprung an einem Boden des konkaven Tei­ les gebildet werden.

Der konkave Teil kann mindestens zwei sphärische Oberflächen aufweisen, die teilweise einander überlagert sind, so daß der Vorsprung zwischen den benachbarten sphärischen Oberflächen ge­ bildet ist.

Der Kolben kann ein Paar von gegenüberliegenden Oberflächen auf­ weisen, die eine Rille dazwischen abgrenzen. Der konkave Teil ist in einer der gegenüberliegenden Oberflächen gebildet. Die Schiefscheibe ist mit einem Umfangsabschnitt in die Rille einge­ führt.

Die andere der gegenüberliegenden Oberflächen kann mit einem zu­ sätzlichen konkaven Teil gebildet werden. Der Kompressor weist einen zusätzlichen Schuh mit einem sphärischen konvexen Teil auf, der in den zusätzlichen konkaven Teil eingeführt ist. Der zusätzlich Schuh kann entlang der Schiefscheibe zum Umwandeln der Drehung der drehbaren Welle in die Hin- und Herbewegung des Kolbens in Zusammenwirkung mit der Schiefscheibe und dem zuerst erwähnten Schuh gleiten.

Der erste Kolben kann einen zusätzlichen Vorsprung aufweisen, der in dem zusätzlichen konkaven Teil gebildet ist, so daß ein Freiraum zwischen dem zusätzlichen konkaven Teil und dem sphäri­ schen konvexen Teil des zusätzlichen Schuhes vorgesehen ist.

Der zusätzliche Vorsprung kann an einem Boden des zusätzlichen konkaven Teiles gebildet sein.

Der zusätzliche konkave Teil kann mindestens zwei sphärische Oberflächen aufweisen, die teilweise einander überlagert sind, so daß der Vorsprung zwischen benachbarten der sphärischen Ober­ flächen gebildet ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Kolbenschuheingriffs­ aufbau mit den Merkmalen des Anspruches 9.

Der Aufbau ist für einen Schiefscheibenkompressor vorgesehen. Der Schiefscheibenkompressor ist mit einer Schiefscheibe zum Drehen um eine drehbare Welle und zum Ausführen einer Hin- und Herbewegung entlang der drehbaren Welle versehen. Ein Kolben weist eine Rille auf, durch die die Schiefscheibe geht, zum Um­ wandeln der Bewegung der Schiefscheibe in die Hin- und Herbewe­ gung über den Schuh. Die Endoberflächen der Rille sind mit kon­ kaven Teilen versehen, die kreisförmige Oberflächenformen zum Halten eines sphärischen Oberflächenteiles des Schuhes aufwei­ sen. Jeder der konkaven Teile weist einen Bodenteil auf, der mit einem konvexen Teil versehen ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Aufbaues sind in den entsprechen­ den Unteransprüchen angegeben.

Durch Überlagern von mindestens zwei sphärischen Oberflächen, die sich in ihren Mittelpunkten unterscheiden, ist der konvexe Teil an einem Grenzteil zwischen den sphärischen Oberflächen ge­ bildet.

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

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Schief­ scheibenkompressors gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptabschnittes des Schiefscheibenkom­ pressors von Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht zum Be­ schreiben eines Details des Hauptabschnit­ tes von Fig. 2.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, der Schiefscheibenkompressor 10 wird auch ein Einfachschiefscheibenkompressor genannt, und er ist in einer Kraftfahrzeugklimaanlage verwendbar. Der Schief­ scheibenkompressor 10 weist einen Zylinderblock 11, der einstüc­ kig mit einem Gehäuse mit einer Öffnung an einem Ende davon ge­ bildet ist, ein vorderes Gehäuse 12, das zum Abdecken der Öff­ nung des Gehäuses vorgesehen ist, und einen Zylinderkopf 15, der nahe dem anderen Ende des Zylinderblockes 11 über eine Ventil­ plattenvorrichtung 23 vorgesehen ist, so daß die gesamte äußere Kontur gebildet ist, auf. Der Zylinderblock 11 weist eine Mehr­ zahl von Zylinderbohrungen 16 auf, die durch Durchgangslöcher dargestellt sind, die von einem Ende zu dem anderen Ende durch­ gehen. Die Zylinderbohrungen 16 sind in gleichen Winkelpositio­ nen auf einem Umfang gebildet. Eine Auslaßkammer 25 und eine An­ saugkammer 24 sind durch Wände der Ventilplattenvorrichtung 23 und des Zylinderkopfes 15 getrennt und gebildet.

Eine Kurbelkammer 13 ist innerhalb des Zylinderblockes 11 und des vorderen Gehäuses 12 definiert. Eine drehbare Welle 14 er­ streckt sich durch die Kurbelkammer 13 von einem vorstehenden Teil des vorderen Gehäuses 12 zu dem Zylinderblock 11 in axialer Richtung. Die drehbare Welle 14 ist drehbar von dem vorderen Ge­ häuse 12 und dem Zylinderblock 11 über Lager 12a, 16a gelagert. Ein Kraftfahrzeugmotor (nicht gezeigt) dreht die drehbare Welle 14 zum Antreiben des Schiefscheibenkompressors. Zusätzlich be­ zeichnet das Bezugszeichen 26 ein Abdichtteil zum Abschirmen der Welle von der Außenseite.

Ein sphärisches Tragteil 27 ist über die drehbare Welle 14 so gepaßt, daß es entlang der drehbaren Welle 14 in der axialen Richtung gleiten kann. Eine Schiefscheibe 17 ist um die drehbare Welle 14 in der Kurbelkammer 13 vorgesehen und auf dem sphäri­ schen Tragteil 27 gelagert, so daß sie entlang des sphärischen Tragteiles 27 gleiten kann oder nutieren kann. Ein Rotor 18 ist an der drehbaren Welle 14 befestigt. Ein Ende des Rotors 18 wird von der Innenwand des vorderen Gehäuses 12 über ein Lager 12b gestützt. Das andere Ende des Rotors 18 ist mit der Schiefschei­ be 17 durch ein Verbindungsteil oder Gelenkmechanismus 19 ver­ bunden.

Weiterhin ist eine Mehrzahl von Kolben 20 in die entsprechenden Zylinderbohrungen 16 eingeführt. Jeder der Kolben 20 kann in der axialen Richtung gleiten und weist einen Halsabschnitt 5 mit ei­ nem Paar von gegenüberliegenden Oberflächen auf, die eine Rille 21 dazwischen abgrenzen. Die Schiefscheibe 17 weist einen Um­ fangsabschnitt auf, der in die Rille 21 eingeführt ist. Ein Paar von konkaven Teilen 1 ist in den gegenüberliegenden Oberflächen des Halsabschnittes 5 gebildet. Die konkaven Teile 1 stehen ein­ ander in der axialen Richtung gegenüber.

Halbkugelförmige Schuhe 2 sind zwischen die konkaven Teile 1 und die Schiefscheibe 17 eingefügt. Jeder der Schuhe 2 ist in jedes der konkaven Teile 1 auf eine Weise eingepaßt, die später im einzelnen beschrieben wird.

Eine Drucksteuervorrichtung 22 ist zum Einstellen eines Druckes in der Kurbelkammer 13 vorgesehen. Als Reaktion auf den Druck der Kurbelkammer 13 wird der Neigungswinkel der Schiefscheibe 17 in bezug auf die drehbare Welle 14 auf eine im Stand der Technik bekannte Weise eingestellt. Der Schiefscheibenkompressor weist eine Kompressionskapazität auf, die gemäß dem Neigungswinkel der Schiefscheibe 17 bestimmt wird.

Wenn der Kraftfahrzeugmotor die drehbare Welle 14 dreht, wird die Schiefscheibe 17 zusammen mit der drehbaren Welle 14 durch den Rotor 18 und den Gelenkmechanismus 19 gedreht. Als Resultat führt der Umfangsteil der Schiefscheibe 17 eine Bewegung in ei­ ner kreisförmigen Bogenform entlang der drehbaren Welle 14 aus, die auf den Mittelteil der drehbaren Welle 14 zentriert ist.

Durch die Drehung der Schiefscheibe 17 wird der Kolben 20 ab­ wechselnd rückwärts und vorwärts über die Schuhe 2 gepreßt, so daß er sich in der Zylinderbohrung 16 hin- und herbewegt bzw. gleitet. Fluid wird zwischen die Innenseite einer Ansaugven­ tilzylinderbohrung (nicht gezeigt) und den Kopf des Kolbens 20 von der Ansaugkammer 24 durch die Hin- und Herbewegung des Kol­ bens 20 gezogen und dann zu der Auslaßkammer 25 über ein Auslaß­ ventil durch die Bewegung des Kolbens 20 nach rechts ausgegeben, wie in Fig. 1 gesehen wird.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 2, der Umfangsabschnitt der Schiefscheibe 17 ist in die Rille 21 in dem Halsabschnitt 5 des Kolbens 20 eingeführt oder darin aufgenommen. Die Schuhe 2 sind zwischen die konkaven Teile bzw. die Schiefscheibe 17 eingefügt. Jeder der Schuhe 2 weist einen sphärischen konvexen Teil 2a und eine flache Oberfläche 2c auf. Der sphärische konvexe Teil 2a steht in gleitendem Kontakt mit dem entsprechenden konkaven Teil 1, und die flache Oberfläche 2c steht in gleitendem Kontakt mit dem Umfangsabschnitt der Schiefscheibe 17. Es sei hier ange­ merkt, daß jeder konkaven Teile 1 einen Vorsprung 3 an seinem Mittelteil aufweist.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, jeder der konkaven Teile 1 ist aus einer ersten sphärischen Oberfläche mit einem Radius R1 und einer zweiten sphärischen Oberfläche mit einem Radius R2 zu­ sammengesetzt. Die erste und die zweite sphärische Oberfläche weisen Krümmungsmittelpunkte auf in einem Abstand voneinander, und sie sind teilweise miteinander überlagert, so daß der Vor­ sprung 3 dazwischen gebildet ist. In diesem Zustand sind die Ra­ dien R1 und R2 gleich zueinander festgelegt. Zusätzlich zeigt Fig. 3 ein Beispiel, in dem jeder der Radien R1 und R2 kleiner als ein Radius R3 des sphärischen konvexen Teiles 2a des Schuhes 2 festgelegt ist. Es ist bevorzugt, daß der Vorsprung 3 eine Hö­ he D1 von ungefähr 1 bis 20 µm aufweist.

Zurückkehrend zu Fig. 2, durch die Formbeziehung zwischen dem sphärischen konvexen Teil 2a des Schuhes 2 und des konkaven Tei­ les 1 des Kolbens 20 ist ein Freiraum 4 dazwischen gebildet. Dieses ermöglicht es, daß Kühlmittelgas leicht in den Freiraum 4 eintreten kann. Als Resultat geht Schmieröl in dem Nebelzustand in dem Gas sogar in den Bodenteil des konkaven Teiles 1, der der Aufnahmesitz ist. Da das Schmieröl auf der Gleitoberfläche in dem Anfangszustand vorhanden ist, wird Abnutzung ohne Ziehen oder Reißen erzeugt, wodurch der konkave Teil des Kolbens an den sphärischen konvexen Teil des Schuhes angepaßt wird.

Wie oben beschrieben wurde sieht der Vorsprung 3 eine wirksame Paßeigenschaft des Schuhes 2 und des konkaven Teiles 1 als Schuhaufnahmesitz vor. Mit anderen Worten, der Schuh 2 nutzt ge­ eignet ab wegen des konkaven Teiles 1 als Schuhaufnahmesitz. Als Resultat wird die Dauerhaftigkeit des Kompressors verbessert.

Bei einer Abwandlung kann der konkave Teil des Kolbens aus drei oder mehr sphärischen Oberflächen dargestellt werden, die be­ nachbart zueinander angeordnet sind und teilweise einander über­ lagert sind. Der Vorsprung kann auf verschiedene im Stand der Technik bekannte Weisen gebildet werden.

Claims (10)

1. Schiefscheibenkompressor (10) mit:
einer drehbaren Welle (14), die zum Bewirken ihrer Drehung ange­ trieben wird;
einer mit der drehbaren Welle (14) verbundenen Schiefscheibe (17), die sich mit der drehbaren Welle (14) zusammen dreht;
einem Kolben (20) mit einem konkaven Teil (1), der der Schief­ scheibe (17) zugewandt ist; und
einem Schuh (2) mit einem sphärischen konvexen Teil (2a), der in den konkaven Teil (1) eingesetzt ist, wobei der Schuh (2) ent­ lang der Schiefscheibe (17) gleiten kann zum Umwandeln der Dre­ hung der drehbaren Welle (14) in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens (20) in Zusammenwirkung mit der Schiefscheibe (17);
wobei der Kolben (20) einen in dem konkaven Teil (1) gebildeten Vorsprung (3) so aufweist, daß ein Freiraum (4) zwischen dem konkaven Teil (1) und dem sphärischen konvexen Teil (2a) belas­ sen wird.

2. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 1, bei dem der Vor­ sprung (3) an einem Boden des konkaven Teiles (1) gebildet ist.

3. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem konkave Teil (1) mindestens zwei sphärische Oberflächen auf­ weist, die teilweise einander überlagert sind, zum Bilden des Vorsprunges (3) zwischen benachbarten der sphärischen Oberflä­ chen.

4. Schiefscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Kolben (20) ein Paar von gegenüberstehenden Oberflä­ chen aufweist, die eine Rille dazwischen definieren, wobei der konkave Teil (1) in einer der gegenüberstehenden Oberflächen ge­ bildet ist, die Schiefscheibe (17) einen Umfangsabschnitt auf­ weist, der in die Rille (21) eingeführt ist.

5. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 4, bei dem eine an­ dere der gegenüberstehenden Oberflächen mit einem zusätzlichen konkaven Teil (1) gebildet ist, der Kompressor (10) weiter einen zusätzlichen Schuh (2) mit einem sphärischen konvexen. Teil (2a) aufweist, der in den zusätzlichen konkaven Teil (1) eingeführt ist, der zusätzliche Schuh (2) entlang der Schiefscheibe (17) zum Umwandeln der Drehung der drehbaren Welle (14) in die Hin- und Herbewegung des Kolbens (20) in Zusammenwirkung mit der Schiefscheibe (17) und dem zuerst erwähnten Schuh (2) gleiten kann.

6. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 5, bei dem der Kol­ ben (20) weiter einen zusätzlichen Vorsprung (3) aufweist, der in dem zusätzlichen konkaven Teil (1) gebildet ist, so daß ein Freiraum (4) zwischen dem zusätzlichen konkaven Teil (1) und dem sphärischen konvexen Teil (2a) des zusätzlichen Schuhes (2) be­ lassen wird.

7. Schiefscheibenkompressor nach Anspruch 6, bei dem der zu­ sätzliche Vorsprung (4) an einem Bodenabschnitt des zusätzlichen konkaven Teiles (1) gebildet ist.

8. Schiefscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der zusätzliche konkave Teil (1) mindestens zwei sphäri­ sche Oberflächen aufweist, die teilweise einander überlagert sind zum Bilden des Vorsprunges (3) zwischen benachbarten der sphärischen Oberflächen.

9. Kolbenschuheingriffsaufbau eines Schiefscheibenkompressors (10), der mit einer Schiefscheibe (17) zum Drehen um eine dreh­ bare Welle (14) und Ausführen einer Hin- und Herbewegung entlang der drehbaren Welle (14) und einem Kolben (20) mit einer Rille (21) zum Durchlassen der Schiefscheibe (17) zum Umwandeln der Bewegung der Schiefscheibe (17) in die Hin- und Herbewegung über einen Schuh (2) versehen ist, worin Endoberflächen der Rillen (21) mit konkaven Teilen (1) mit kreisförmigen Oberflächenformen zum Halten eines sphärischen Oberflächenteile (2a) des Schuhes (2) vorgesehen sind, wobei jeder konkave Teil (1) ein Bodenteil aufweist, das mit einem konvexen Teil (3) versehen ist.

10. Kolbenschuheingriffsaufbau nach Anspruch 9, bei dem durch Überlagern von mindestens zwei sphärischen Oberflächen mit un­ terschiedlichen Mittelpositionen der konvexe Teil (3) an einem Grenzteil zwischen den sphärischen Oberflächen gebildet ist.