DE3800356A1

DE3800356A1 - Kompressor

Info

Publication number: DE3800356A1
Application number: DE3800356A
Authority: DE
Inventors: Hareo Takahashi; Hideharu Hatakeyama; Shuzo Kumagai
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1987-01-10
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1988-07-28
Anticipated expiration: 2008-01-09
Also published as: US4870893A; GB8800497D0; AU1014588A; MY103170A; DE3800356C2; CA1304332C; KR960001637B1; KR880009208A; AU616393B2; GB2200172A; GB2200172B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkompressor zum Einsatz in einer Autoklimaanlage, und insbesondere bezieht sie sich auf einen Kompressor vom Taumelscheibentyp mit einer verbesserten auskragenden Anordnung zum Tragen einer Antriebswelle.

Ein Kompressor vom Taumelscheibentyp mit einer auskragenden oder vorspringenden Anordnung zum Umnterstützen einer Antriebswelle ist bekannt. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 35 52 886 und in der US-PS 37 12 759 offenbart.

In Fig. 1 ist ein Kompressor 1 vom Taumelscheibentyp mit einer auskragenden Anordnung gezeigt, der ein zylindrisches Kompressorgehäuse 2, eine vordere Endplatte 3 und eine hintere Endplatte in der Form eines Zylinderkopfes 4 aufweist. Ein Zylinderblock 21 und eine Kurbelkammer 22 sind in dem Kompressorgehäuse 2 angeordnet. Die vordere Endplatte 3 ist an einer Endoberfläche des Kompressorgehäuses 2 befestigt, und der Zylinderkopf 4, der an der anderen Endoberfläche des Kompressorgehäuses 2 angebracht ist, ist an der einen Endoberfläche des Zylinderblockes 21 durch eine Ventilplatte 5 mit Bolzen 41 befestigt. Eine Öffnung 31 ist in dem zentralen Abschnitt der vorderen Endplatte 3 gebildet, durch die sich eine Antriebswelle 6 erstreckt.

Die Antriebswelle 6 ist drehbar auf der vorderen Endplatte 3 durch ein Radialnadellager 7 getragen und erstreckt sich in das Innere der Kurbelkammer 22. Ein keilförmiger Nockenrotor 8 ist fest mit dem inneren Endabschnitt der Antriebswelle 6 verbunden und drehbar auf der inneren Endoberfläche der vorderen Endplatte 3 durch ein Drucknadellager 9 getragen, so daß er zusammen mit der Antriebswelle 6 drehen kann.

Eine ringförmige Taumelscheibe 10, die mit einem Kegelzahnrad 101 in dem zentralen Abschnitt davon versehen ist, ist auf einer schrägen Oberfläche 81 des keilförmigen Nockenrotors 8 durch ein Drucknadellager 16 angebracht und ist taumelbar auf dem letzten Ende eines Tragteiles 11 durch ein sphärisches Element 12 getragen, wobei das Tragteil 11 an der Rotationsbewegung durch Einführen eines Keiles zwischen dem Zylinderblock 21 und dem Tragteil 11 gehindert ist. Das Tragteil 11 ist in einer zentralen Bohrung 211 angebracht, die in dem zentralen Abschnitt des Zylinderblockes 21 gebildet ist, und es weist ein Kegelzahnrad 111 und einen Schaftbereich 112 mit einem hohlen Bereich 113 auf. Eine Einstellschraube 17 ist in der zentralen Bohrung 211 an ihrem einen Endbereich angebracht. Eine Spiralfeder 13 ist innerhalb des hohlen Bereiches 113 des Schaftbereiches 112 angebracht und drückt das Tragteil 11 gegen die Taumelscheibe 10, dadurch sind das Kegelzahnrad 111 des Tragteiles 11, das Kegelzahnrad 101 der Taumelscheibe 10 und die Taumelscheibe 10 an der Rotationsbewegung gehindert.

Eine Mehrzahl von Zylinders 212 sind in gleichen Winkelabständen in dem Zylinderblock 21 gebildet. Ein Kolben 14 ist verschiebbar in jedem der Zylinder 212 eingepaßt. Jeder Kolben 14 ist mit dem Umfang der Taumelscheibe 10 durch je eine Verbindungsstange 15 verbunden, wobei ein Ende der Verbindungsstange 15 mit dem Kolben 14 durch ein Kugelgelenk verbunden ist, und das andere Ende der Verbindungsstange 15 mit der Taumelscheibe 10 mit einem Kugelgelenk verbunden ist.

Der Zylinderkopf 4 weist eine Auslaßkammer 42 und eine Ansaugkammer 43 auf, die um die Auslaßkammer 42 herum angeordnet ist. Ein Ansaugloch 51 ist durch die Ventilplatte 5 gebildet, so daß es die Ansaugkammer 42 mit dem entsprechenden Zylinder 212 verbindet, und ein Auslaßloch 52 ist durch die Ventilplatte 5 gebildet, so daß es den entsprechenden Zylinder 212 mit der Auslaßkammer 42 verbindet.

Wenn im Betrieb die Antriebswelle 6 durch eine Antriebsquelle durch eine elektromagnetische Kupplung angetrieben wird, die auf einem röhrenförmigen Ansatz 35 der vorderen Endplatte 3 angebracht ist, wird der Nockenrotor 8 zusammen mit der Antriebswelle 6 gedreht, dadurch wird die Taumelscheibe 10 in eine Tau melbewegung ohne Rotationsbewegung in Übereinstimmung mit der Drehbewegung des Nockenrotors 8 bewegt. Dadurch wird jeder Kol ben 14 in dem Zylinder 212 durch die Taumelbewegung der Taumel platte 10 hin und her bewegt. Die Rückstellkraft der Spiralfeder 13 kann durch Drehen der Einstellschraube 17 eingestellt werden. Dadurch kann der relevante axiale Spalt zwischen dem Drucklager 9, dem Nockenrotor 8, der Taumelscheibe 10, dem Kegelzahnrad 101, der Stahlkugel 12 und dem Tragteil 11 sicher aufrechterhalten werden durch Einstellen der Rückstellkraft der Spiralfeder 13, obwohl dimensionale Änderungen aufgrund der Änderung der Temperatur und dimensionale Fehler bei der Herstellung auftreten können.

Der oben aufgeführte Kompressor vom Taumelscheibentyp wird normalerweise als ein Kühlkompressor in einer Autoklimaanlage benutzt, daher soll der Kompressor eine ausreichende Dauerhaftigkeit unter den normalen Benutzungsbedingungen aufweisen. Unter erschwerten Bedingungen jedoch, wie Fahren für eine lange Zeitdauer unter hohen Temperaturbedingungen, ist es möglich, daß ein Festfressen der Antriebsteile auftreten kann, dadurch ist der Kompressor nicht in der Lage, eine ausreichende Dauerhaftigkeit aufrechtzuerhalten.

Bei der Analyse der Ursachen des Festgehens der Antriebsteile in dem Kompressor, der tatsächlich bei einer solchen Bedingung beschädigt wird, ergab sich, daß ein Wegbrechen an der äußeren Oberfläche der Antriebswelle auftritt, die die innere Oberfläche des Radialnadellagers 7 zum Tragen der Antriebswelle 6 berührt. Das Teil, das von der Antriebswelle 6 weggebrochen ist, verursacht Schäden in den Antriebsteilen, und der Kompressor geht fest.

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist die Kontaktoberfläche der Antriebswelle 6 mit dem Radiallager 7 gezeigt. Das Wegbrechen tritt in einer Fläche A auf. Eine glänzende Oberfläche, die die tatsächliche Berührungsoberfläche zwischen der Antriebswelle 6 und dem Radiallager 7 anzeigt, tritt bei der Fläche B auf. Aufgrund der obigen tatsächlichen Fakten kann gefunden werden, daß die äußere Oberfläche der Antriebswelle 6 nicht gleichmäßig die innere Oberfläche des Radiallagers 7 berührt, d. h., ein teilweiser Kontakt zwischen der Antriebswelle 6 und dem Radiallager 7 kann auftreten.

Bezugnehmend auf Fig. 3 ist die Kraftbeziehung zwischen den Teilen des Kompressors gezeigt. Die Ursachen des teilweisen Kontaktes können wie unten aufgeführt analysiert werden. Die auf den Nockenrotor 8 in die axiale Richtung wirkenden externen Kräfte weisen den Gesamtgaskompressionsdruck F 1 entsprechend der Kompression von jedem Kolben 14 und eine axiale Druckkraft F 2 auf, die die Rückstellkraft der Spiralfeder 13 darstellt. Der Gesamtgaskompressiondruck F 1 wirkt auf den Nockenrotor 8 in dem Punkt A, der bei einer Kugelverbindung mit der Verbindungsstange 15 liegt, wenn der Kolben 14 in dem oberen Totpunkt angeordnet ist. Die axiale Druckkraft F 2 wirkt auf den Nockenrotor 8 in dem zentralen Abschnitt. Da der oben erwähnte Gesamtgaskompressionsdruck F 1 und die axiale Druckkraft F 2 auf die schräge Oberfläche 81 des Nockenrotors 8 wirken, treten radiale Kraftkomponenten F 3 und F 4 in die radiale Richtung auf.

Eine axiale Reaktionskraft F 5 gegen den Gesamtgaskompressionsdruck F 1 und die axiale Druckkraft F 2 tritt in dem Drucklager 9 auf, daher sind die Kräfte in die axiale Richtung ausbalanciert. Es gibt jedoch keine Kraft, die die radialen Kraftkomponenten F 3 und F 4 ausgleicht, somit tritt ein Drehmoment zum Drehen des Nockenrotors 8 um den Punkt B des Drucklagers 9 auf, so daß der Nockenrotor 8 von dem Drucklager 9 an der entgegengesetzten Seite zu dem oberen Totpunkt getrennt wird, d. h., an der Seite des unteren Totpunktes. Somit wird die Antriebswelle 6 relativ zu der Achse des Radiallagers 7 geneigt, und ein Teilkontakt zwischen der Antriebswelle 6 und dem Radiallager 7 tritt an den Punkten C und D auf. Der Neigungswinkel R der Antriebswelle 6 zu der Achse des Radiallagers 7 wird entsprechend der axialen Länge des Radiallagers 7 und dem Freiraum zwischen der inneren Oberfläche des Radiallagers 7 und der äußeren Oberfläche der Antriebswelle 6 bestimmt.

In der obigen Anordnung wirken Reaktionskräfte F 6 und F 7 von dem Radiallager 7 auf die Antriebswelle 6 und der Ausgleich dieser Kräfte wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

F 3+F 4=F 6-F 7.

Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die entsprechenden Abmessungen als l 1-l 4, r 1 oder r 2 bestimmt sind, wird das Drehmoment durch die folgende Gleichung dargestellt:

F 3 · l 1+F 4 · l 2+F 6 · l 3-F 1 · (r 2-r 2)-F 2- · r 2-F 7 · l 4=0.

Wie oben ausgeführt ist, ist angenommen, daß die Antriebswelle 6 in teilweisem Kontakt mit dem Radiallager 7 angetrieben ist, dadurch tritt Wegbrechen dazwischen auf. Die axialen Reaktionskräfte F 7 und F 8, die auf die Antriebswelle 6 von dem Radiallager 7 unter der Bedingung des Neigungswinkels R auftreten, ändern sich in Abhängigkeit mit dem Gesamtgasdruck F 1. Der Neigungswinkel R ist bestimmt innerhalb des Bereiches von 0 bis 0,04 Grad bei den gewöhnlichen Zwischenräumen oder Freiräumen. Daher kann es leicht passieren, daß ein Wegbrechen unter harten Bedingungen auftritt, z. B. unter einer hohen Klimaanlagenbelastung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kompressor vom Taumelscheibentyp zu schaffen, der eine ausreichende Dauerhaftigkeit aufweist, selbst wenn der Kompressor unter harten Bedingungen eingesetzt wird, insbesondere soll verhindert werden, daß eine Antriebswelle und ein Radiallager bei der Bedingung der harten Klimaanlagenbelastung einen Teilkontakt aufweisen.

Ein erfindungsgemäßer Kompressor vom Taumelscheibentyp weist ein Kompressorgehäuse mit einer Mehrzahl von Zylindern und einer Kurbelkammer benachbart zu den Zylindern auf. Hin- und herbewegbare Kolben sind entsprechend verschiebbar in jedem der Zylinder eingepaßt. Ein Antriebsmechanismus ist mit den Kolben zum Erzielen der Hin- und Herbewegung verbunden. Der Antriebsmechanismus weist eine Welle auf, die drehbar in dem Kompressorgehäuse durch ein Radiallager und einen keilförmigen Nockenrotor getragen ist. Die axiale Endoberfläche des Nockenrotors ist derartig geformt, daß sie um einen bestimmten Winkel innerhalb des Bereiches dessen axiale Endoberfläche geneigt ist, der mindestens dem oberen Endabschnitt davon entspricht. Daher ist sichergestellt, daß die axiale Endoberfläche des Nockenrotors in gleichförmigen Kontakt mit dem Drucklager steht.

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

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Kompressors vom Taumelscheibentyp;

Fig. 2 die Ansicht einer Abwicklung eines Teiles der äußeren Oberfläche der in Fig. 1 gezeigten Antriebswelle;

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, die das Verhältnis der Kräfte darstellt, die auf einen in Fig. 1 gezeigten Nockenrotor und eine Antriebswelle wirken;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Kompressors vom Taumelscheibentyp, die die Bedingung des Zusammenbaus eines Nockenrotors und einer Antriebswelle darstellt;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Teiles des in Fig. 4 gezeigten Kompressors, die die Bedingung des Zusammenbaus einer vorderen Endplatte und der Antriebswelle darstellt;

Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teiles des in Fig. 5 gezeigten Zusammenbaus, auf den äußere Kräfte wirken;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines Teiles des in Fig. 5 gezeigten Kompressors, die die Bedingung des Zusammenbaus einer Endplatte und der Antriebswelle darstellt, auf die eine andere externe Kraft wirkt;

Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teiles des in Fig. 7 gezeigten Zusammenbaus;

Fig. 9 (a) eine Querschnittsansicht eines Radiallagers nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 (b) eine Querschnittsansicht eines Teiles des in Fig. 9 (a) gezeigten Kompressors, die die Bedingung des Zusammenbaus des Radiallagers zeigt;

Fig. 10 (a) eine Querschnittsansicht eines Radiallagers nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 (b) eine Querschnittsansicht eines Teiles des in Fig. 10 (a) gezeigten Kompressors, die die Bedingung des Zusammenbaus des Radiallagers zeigt;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Teiles des Kompressors, die die Bedingung des Zusammenbaus einer vorderen Endplatte mit einem in Fig. 9 (a) gezeigten Radiallager und der in Fig. 4 gezeigten Antriebswelle zeigt, und auf die eine axiale Druckkraft wirkt; und

Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines Teiles des Kompressors, die die Bedingung des in Fig. 11 gezeigten Zusammenbaus zeigt, auf die externe Kräfte wirken.

Bezugnehmend auf Fig. 4 wird gemäß der Erfindung eine Anordnung einer Antriebswelle und eines keilförmigen Nockenrotors gezeigt. Der Nockenrotor 8 ist von keilförmigem Querschnitt und eine axiale Endoberfläche des Nockenrotors 8 ist durch eine gerade Linie definiert, wie durch die Linie St gezeigt ist. Die Achse der Antriebswelle 6, die mit dem Nockenrotor 8 auf eine übliche Weise zusammengebaut ist und durch die Linie OR in Fig. 4 angezeigt ist, steht senkrecht auf der Linie St, die in der axialen Endoberfläche des Nockenrotors 8 enthalten ist. Im Gegensatz dazu ist erfindungsgemäß die Antriebswelle 6 in dem Nockenrotor 8 derartig eingebaut, daß die Achse Os der Antriebswelle 6 geneigt ist, so daß ein Winkel (R 1 Grad wie in Fig. 4 gezeigt ist) in bezug auf die Achse OR gebildet ist, der sich zu der Seite des oberen Totpunktes erstreckt, d. h., der obere Totpunkt ist durch die dickere Seite des Nockenrotors 8 bestimmt. Der Wert wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

R 1tan^-1 (c/l),

wobei l die axiale Länge des Radiallagers 7 ist, und c der Freiraum zwischen der inneren Oberfläche des axialen Lagers 7 und der äußeren Oberfläche der Antriebswelle 6 ist. Ebenfalls ist eine Platte 91 für das Radialnadellager 9, die an der axialen Endoberfläche des Nockenrotors 8 angebracht ist, an dem dickeren Teil des Nockenrotors 8 geneigt, so daß ein Winkel R 2 entsteht. Der Winkel R 2 ist so bestimmt, daß der Wert der Subtraktion R 2 von R 1 größer als ein Winkel R ist, wenn der Winkel R gleich tan^-1 (c/l) ist.

Bezugnehmend auf Fig. 5 ist der Zusammenbau des Nockenrotors 8 und der Antriebswelle 6 gezeigt, die in der vorderen Endplatte 3 des Kompressors 1 vom Taumelscheibentyp angebracht ist. Unter dieser Bedingung wirkt die axiale Druckkraft F 2 auf die Endoberfläche der Antriebswelle 6. Da die axiale Druckkraft F 2 größer als die Stärke des verbindenden Abschnittes des Nockenrotors 8 und der Antriebswelle 6 ist, wird der dünnere Abschnitt des Nockenrotors 8 zu der inneren Endoberfläche der Vorderendplatte 3 gedrückt, so daß die Achse OR des Nockenrotors 8 um den Winkel Φ sich in der Stellung der Linie OR′ bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Winkel zwischen der Achse OB des Radiallagers 7 und der Achse OR′ des Nockenrotors gleich Φ 2, welches der gleiche ist wie der Neigungswinkel an dem dickeren Abschnitt des Nockenrotors 8, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Wie oben erwähnt ist, beträgt der Winkel zwischen der Achse Os der Antriebswelle 6 und der Achse OB des Radiallagers 7 den Wert R, der durch tan^-1 (c/l) gegeben ist. Das heißt, die Antriebsachse 6 wird nach links von der Stellung der Antriebsachse 6, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, um den Winkel Φ gedreht. Daher wirkt, wenn der Widerstandskoeffizient des verbindenden Abschnittes des Nockenrotors 8 mit der Antriebswelle 6 gleich k ist, ein rechtsdrehendes Drehmoment Ms, das gleich k Φ ist, auf die Antriebsachse 6.

Unter der obigen Bedingung kann der Ausgleich der Kräfte und der Drehmomente, die auf die obigen Teile wirken, durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

F 4+F 6=F 7
F 2=F 5
F 5 · R+F 6 · l 2-F 4 · l 1-F 7 · (l 2+l 3)=0
Ms=k Φ=F 7 · (l 2+l 3)-F 6 · l 2,

wobei l 1, l 2, l 3, R von den in der Fig. 5 gezeigten Abmessung sind, F 2, F 4, F 5, F 6 oder F 7 die Kräfte sind, die auf die obige Anordnung wirken, wie es in Fig. 5 gezeigt ist; F 4 eine Komponentenkraft ist, die aufgrund der axialen Druckkraft F 2 erzeugt ist, F 5 eine Reaktionskraft des Drucklagers 9 ist, F 6 eine Reaktionskraft des Radiallagers 7 ist und F 7 eine Reaktionskraft des Radiallagers 7 ist.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wirken während des Betriebes des Kompressors 1 die äußeren Kräfte, die den Gesamtgasdruck F 1 und die axiale Druckkraft F 2 beinhalten, auf die schräge Oberfläche 81 des Nockenrotors 8. Radiale Komponentenkräfte F 3 und F 4 werden auf der Grundlage der externen Kräfte F 1 und F 2 erzeugt und wirken auf die schräge Oberfläche 81 des Nockenrotors 8. Diese radialen Komponentenkräfte F 3, F 4 drehen den Nockenrotor 8 und drücken ihn zu der oberen Totpunktseite. Daher wird die Antriebswelle 6 nach links um den Punkt M gedreht, der in Fig. 5 gezeigt ist und der an dem äußeren Ende des Radiallagers 7 angeordnet ist, das heißt, die Position der Antriebswelle 6 zu dem Nockenrotor 8 wird zu der unteren Totpunktseite so bewegt, daß die Achse OB des Radiallagers 7 und die Achse Os der Antriebswelle parallel zueinander werden, somit wird die Antriebswelle 6 an der oberen Seite der inneren Oberfläche des Radiallagers 7 an ihrer äußeren Oberfläche getragen.

Der Winkel zwischen der zentralen Achse Os der Antriebswelle 6 und der axialen Endoberfläche des Nockenrotors 8 in Fig. 7 zu dem in Fig. 4 und 5 ist um Φ Grad verändert, welches die Subtraktion R 2 von R 1 ist. Wenn der Widerstandskoeffizient des verbindenden Abschnittes des Nockenrotors 8 und der Antriebswelle 6 k ist, wirkt ein Rechtsdrehmoment Ms, das gleich k Φ ist, auf die Antriebswelle 6, so daß die Antriebswelle 6 sicher gleichmäßig die obere Innenseitenoberfläche des Radiallagers 7 berührt. Unter der obigen Bedingung kann der Ausgleich zwischen den Kräften und den Drehmomenten, die auf die obigen Teile wirken, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

F 3+F 4=F 6
F 1+F 2=F 5
F 5 · R+F 4 · (l 1-F 1 R′)-F 6 · (l 2+l 4)==0
Ms=k Φ=F 6 · (l 2+l 4),

wobei l 1, l 2, l 3, R oder R′ jeweils die in Fig. 6 gezeigten Abmessungen darstellen, F 1, F 2, F 3 oder F 4 die gleichen wie in der obigen Beschreibung sind, F 5 eine Reaktionskraft des Drucklagers 9 darstellt, F 6 eine Reaktionskraft des Radiallages 7 darstellt und Ms ein Rechtsdrehmoment darstellt, das auf die Antriebswelle 6 aufgrund der Veränderung des Winkels zwischen der Antriebswelle 6 und dem Nockenrotor 8 wirkt, der veränderte Winkel Φ ist die Subtraktion des Winkels R 2 von R 1.

Wie in der obigen Beschreibung erklärt ist, ist während des Betriebes des Kompressors 1 die äußere umlaufende Oberfläche der Antriebswelle 6 so gesichert, daß sie gleichmäßig mit dem inneren umlaufenden Abschnitt des Radiallagers 7 in Kontakt steht, dadurch wird verhindert, daß die Antriebswelle 6 Oberflächenabschnitte herausreißt. Ebenfalls ist der Drucklaufring 91, wie in Fig. 8 gezeigt ist, der an dem dickeren Abschnitt des Nockenrotors 8 angeordnet ist, auf der axialen Endoberfläche des Nockenrotors 8 mit dem Winkel R 2 angebracht, daher steht der Laufring 21 in gleichmäßigen Kontakten mit dem Drucklager 9. Somit ist ebenfalls der Drucklaufring 91 daran gehindert, aus der Oberfläche einzelne Abschnitte herauszureißen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 (a) ist die Anordnung eines Radiallagers gezeigt, das in dem Kompressor vom Taumelscheibentyp benutzt ist zum Erhöhen der Dauerhaftigkeit des Kompressors. Ein Radiallager 30 weist einen zylindrischen Laufring 301 und eine Mehrzahl von Nadeln 302 auf, die in gleichen Winkelabständen entlang der inneren umlaufenden Oberfläche des Laufringes 301 angebracht sind. Der Laufring 301 ist nicht mit gleichmäßiger Dicke gebildet, d. h., ein Ende des radialen Laufringes 301 ist dick ausgebildet und das andere Ende davon ist dann dünn ausgebildet. Die innere Oberfläche des Ringes 301 ist somit in der Form eines Ke gels gebildet, d. h., in einer ringförmigen konischen Form. Das Radiallager 30 wird unter Druck in eine Öffnung 31 der vorderen Endplatte 3 von der Seite der Kurbelkammer so eingesetzt, daß der dickere Abschnitt des Druckringes 301 einen Stoppring 32 be rührt (diese Position ist in Fig. 9 (b) gezeigt). Nachdem das Ra diallager 30 zusammengesetzt ist, wird die innere Oberfläche des Radiallagers 30 die ringförmige konische Oberfläche, und ein größerer Innendurchmesser des Radiallagers 30 ist auf der Seite der Kurbelkammer gelegen. Der Winkel zwischen der Achse OB des Radiallagers und der ringförmigen konischen Oberfläche ist vorbestimmt zu R 3 Grad.

Die obige endgültige Anordnung des zusammengesetzten Radiallagers kann unter Benutzung eines normalen Lagers erzielt werden. Das heißt, wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist eine Öffnung der vorderen Endplatte 3 als konisch geformt gebildet, so daß der innere Durchmesser sich nach der äußeren Seite des Kompressors langsam verringert. Das normal konstruierte Lager 34, dessen Struktur in Fig. 10 (a) gezeigt ist, wird zwangsweise in die konisch geformte Öffnung 33 eingeführt, so daß eine Endoberfläche gegen den Stopper 32 der Öffnung 33 gepaßt wird, wie es in Fig. 10 (b) gezeigt ist. Daher nimmt die innere Oberfläche des Radiallagers 34 eine ringförmige konische Form an. Die Winkel zwischen der Zentralachse OB des Radiallagers 34 und der ringförmigen konischen Oberfläche AC ist durch R 3 bestimmt.

Wenn die axiale Länge der Nadeln 302 und 342 von jedem Radiallager 30 und 34 l beträgt, und ein Zwischenraum zwischen der äußeren Oberfläche der Antriebswelle 6 und dem kleinsten Innendurchmesser von jedem Radiallager 30 und 34 c beträgt, wird der Winkel R 1 durch die folgende Gleichung bestimmt:

worin es wünschenswert ist, daß R 1 größer als R 4 ist, wobei R 4 durch

dargestellt ist.

Bezugnehmend auf Fig. 11 ist die zusammengesetzte Konstruktion der Antriebswelle und der Nockenrotoreinheit mit einer vorderen Endplatte gezeigt. Die Antriebswelle 6 ist in dem Radiallager 30 gelagert, und der Nockenrotor 8 wird axial durch die Axialdruckkraft F 2 gedrückt. Die axiale Druckkraft F 2, die die Rückstellkraft der Spiralfeder 13 enthält, kann durch die Einstellschraube 17 so eingestellt werden, daß die axiale Endoberfläche des Nockenrotors in gleichmäßigem Kontakt mit dem Drucklager 9 stehen kann. Aufgrund der Wirkung der axialen Druckkraft F 2 auf die schräge Oberfläche 81 des Nockenrotors 8 wird die untere Totpunktseite des Nockenrotors 8 ebenfalls gegen das Drucklager 9 gedrückt, dadurch bewegt sich die Achse OR des Nockenrotors 8 und ist auf der Linie OR′ positioniert, die mit einem Winkelintervall Φ in bezug auf die Achse OR vorgesehen ist. Die Linie OR′ ist parallel zu der Achse OB des Radiallagers 30 positioniert, und sie bildet einen Winkel R 4 mit der Achse Os der Antriebswelle 6. Dieser Winkel R 4 ist durch

gegeben. Die Antriebswelle 6 wird innerhalb eines Winkelintervalles Φ von der Position der Antriebswelle 6 gehalten.

Wenn der Widerstandskoeffizient des Verbindungsabschnittes zwischen der Antriebswelle 6 und dem Nockenrotor k ist, wirkt ein Rechtsdrehmoment Ms, das k Φ beträgt, auf die Antriebswelle 6. Der Ausgleich zwischen jeder Kraft und dem Moment Ms wird durch die folgenden Gleichungen dargestellt:

wobei l 1, l 2, l 3 oder R die Abmessungen für jeden Abschnitt sind, und F 2, F 4, F 5 oder F 7 eine Kraft ist, die auf jeden der in Fig. 9 gezeigten Abschnitte wirkt, und

F 4:eine radiale Kraft von F 2 auf die schräge Oberfläche 81 des Nockenrotors 8 (wenn der Neigungswinkel der schrägen Oberfläche 81 α beträgt, ist F 4 in dieser Gleichung durch F 4=F 2 · tan α dargestellt.),F 5:eine Reaktionskraft des Drucklagers 9,F 6:eine Reaktionskraft des Radiallagers 30,F 7:eine Reaktionskraft des Radiallagers 30.

Bezugnehmend auf Fig. 12 wird der Betrieb beschrieben. Wenn der Gesamtgasdruck F 1 auf die schräge Oberfläche 81 des Nockenrotors 8 in dem Punkt A der Seite des oberen Totpunktes wirkt, dreht sich die Antriebswelle 6 um den Punkt N zu der Seite des oberen Totpunktes, da zu dieser Zeit die Antriebswelle 6 die innere Oberfläche des Radiallagers 30 an dem Punkt N an dem äußeren Ende davon exzentrisch berührt, dadurch berührt die Antriebswelle 6 gleichmäßig die innere Oberfläche des Radiallagers 30 an der Seite des oberen Totpunktes, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Das heißt, die Antriebswelle 6 dreht sich zu der Seite des oberen Totpunktes um den Winkel R 3+R 4 von der vorigen in Fig. 11 gezeigten Position. Daher ist die Achse Os der Antriebswelle 6 parallel zu der ringförmigen konischen Oberfläche AC des Radiallagers 30 an der oberen Seite.

Da es wie oben erwähnt keine axiale Lücke zwischen dem Nockenrotor 8, dem Drucklager 9, der Taumelscheibe 10, dem Kegelzahnrad 101, der Stahlkugel 12 und dem Kegelzahnrad 111 gibt, wird die axiale Druckkraft F 2 gleich F 8, die eine Kraft zum Verhindern des Lösens des Bodenendbereiches des Nockenrotors 8 zu der inneren Endoberfläche der vorderen Endplatte 3 beinhaltet. Die Kraftkomponente 4 wird ebenfalls 9. Wenn die äußere Oberfläche der Antriebswelle 6 gleichmäßig die innere Oberfläche des Radiallagers 30 an der Seite des oberen Totpunktes berührt, kann der Ausgleich zwischen jeder Kraft und dem Rechtsdrehmoment durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

F 3+F 9=F 6
F 1+F 8=F 5
F 5 · R+F 9 · l 1-F 1 · R′-F 6 · (l 2+l 4)=0
Ms=k · (Φ+R R)=F 6 · (l 2+l 4)
R R=R 3+R 4,

wobei l 1, l 2, l 3, R oder R′ eine Abmessung von jedem Abschnitt darstellt, F 1, F 3, 8 oder F 9 eine Kraft darstellt, die auf jeden in Fig. 12 gezeigten Abschnitt wirkt, F 5 eine Reaktionskraft des Drucklagers 9 darstellt, F 6 eine Reaktionskraft des Radiallagers 30 darstellt, MS ein Rechtsdrehmoment darstellt, das auf die Antriebswelle 6 durch Ändern des Winkels der Antriebswelle 6 zu dem Nockenrotor 8 in dem Bereich von (Φ+R 3+R 4) wirkt, und R R ein Winkel zwischen der Zentralachse O _s der Antriebswelle 6, wie er in Fig. 11 gezeigt ist, und der inneren Oberfläche des Radiallagers an der oberen Seite darstellt.

Wenn die axiale Druckkraft F 2 kleiner als eine vorbestimmte Kraft ist, und der Bodenendabschnitt des Nockenrotors nicht das Drucklager 9 im Betrieb des Kompressors berührt, kann es erreicht werden, daß er das Drucklager 9 gleichmäßig berührt, indem die axiale Endoberfläche des Nockenrotors 8 mit einem gewissen Winkel an der Seite des oberen Totpunktes gebildet wird.

Claims

1. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp mit
einem Kompressorgehäuse (2) mit einer Mehrzahl von Zylindern (212) und einer an die Zylinder (212) angrenzenden Kurbelkammer (22),
einem hin- und herbewegbaren verschiebbar in jedem der Zylinder (212) eingepaßten Kolben (14),
einem mit den Kolben (14) verbundenen Antriebsmechanismus zum Erzielen der Hin- und Herbewegung, der eine drehbar in dem Kompressorgehäuse (2) durch ein Radiallager (7, 30, 34) gelagerte Antriebswelle (6) aufweist, und
einen keilförmigen Nockenrotor (8),
dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Endoberfläche des keilförmigen Nockenrotors (8) so gebildet ist, daß sie um einen vorbestimmten Winkel R 2 innerhalb eines Bereiches seiner axialer Endoberfläche, der mindestens einem oberen Endabschnitt desselben entspricht, geneigt ist.

2. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6) auf der axialen Endoberfläche des keilförmigen Nockenrotors (8) so befestigt ist, daß sie um einen vorbestimmten Winkel R 1 geneigt ist.

3. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Oberfläche des Radiallagers (30, 34) so als eine Oberfläche gebildet ist, daß sich ihr innerer Durchmesser allmählich von dem Inneren des Kompressors (1) weggehend reduziert, so daß ein bestimmter Winkel R 3 gebildet ist, und
daß die Antriebswelle (6) so an einer axialen Endoberfläche des keilförmigen Nockenrotors (8) angebracht ist, daß sie um einen vorbestimmten Winkel R 1 geneigt ist.

4. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel R 1 als ein Wert definiert ist, der gleich oder größer als tan^-1 (c/l) ist, wobei l eine axiale Länge der Nadeln (302, 342) des Radiallagers (30, 34) darstellt und c einen Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche des Radiallagers (30, 34) und der äußeren Oberfläche der Antriebswelle (6) darstellt.

5. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel R 1 als ein Wert definiert ist, der gleich oder größer als tan^-1 ((c+1 tan R 3)/l) ist, wobei l eine axiale Länge der Nadeln (302, 342) des Radiallagers (30, 34) darstellt und c einen Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche des Radiallagers (30, 34) und der äußeren Oberfläche der Antriebswelle (6) darstellt.

6. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Radiallager (30) einen radialen Laufring (301) und eine Mehrzahl von Nadeln (302) aufweist, und
daß die innere Oberfläche des radialen Laufringes (301) mit einer konisch geformten Oberfläche gebildet ist.

7. Kompressor (1) vom Taumelscheibentyp nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche eine Öffnung (33) des Kompressorgehäuses (2), in dem das Radiallager (34) angebracht ist, als eine konisch geformte Oberfläche ausgebildet ist.