DE3904240C2 - Kompressor für Klimaanlagen mit Taumelscheibenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor für Klimaanlagen.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verbesserungen an Kompressoren für Klimaanlagen in Automobilen. Die Erfin­ dung bezieht sich insbesondere auf die Offenbarung der US-Patentschrift 4,790,727 von Duane F. Steele mit Anmelde­ tag vom 25.9.1987 mit der Bezeichnung "Taumelscheibenkompressor für Klimaanlagen".

Taumelscheibenausgestaltungen nach dem Stand der Technik sind beispielsweise in den US-Patentschriften 4,381,178; 4,413,955; 4,408,962 und 3,380,651 beschrieben. Die in die­ sen Patentschriften beschriebenen Ausgestaltungen enthalten Zylinderkörper, in denen axial angeordnete Zylinder in ei­ nem Winkel mit Abstand zur Achse des Kompressors eingebaut sind. Jeder Zylinder nimmt einen Kompressorkolben auf, wo­ bei jeder Kolben ein Paar über eine Brücke miteinander ver­ bundene Kolbenköpfe umfaßt und so einen integralen, dop­ peltwirkenden Kolben bilden. Der Taumelscheibenrand ist in einem Kolbenhohlraum aufgenommen, der sich zwischen jedem Kolbenkopf neben der Brücke befindet. Ein gleitfähiger Tau­ melscheibenschuh steht mit der Taumelscheibe in Eingriff und wird durch eine Aussparung im Kolben auf seinem Platz gehalten, wodurch eine gleitende Antriebsverbindung zwi­ schen der Taumelscheibe und jedem Kolben gebildet wird. Wenn die Taumelscheibe sich dreht, wird die Drehbewegung der Taumelscheibe in eine Hin- und Herbewegung der Kolben übersetzt.

Bei der gleichfalls Taumelscheiben-Kolbenkompressoren be­ treffenden DE 34 26 849 A1 werden zwischen der Taumelscheibe und den im Gehäuse verschieblich angeordneten Kolben Gleit­ schuhe angebracht, die die Reibungsverluste zwischen Tau­ melscheibe und Kolben verringern sollen. Die Oberflächen dieser aus einem sehr harten Metall- oder Keramikwerkstoff bestehenden Gleitschuhe sind entweder gehärtet oder mit Kunststoffbezügen beschichtet, die feste Schmiermittel be­ inhalten. Gleichzeitig soll das Schmierverhalten durch an den Gleitschuhen angebrachte Sackbohrungen oder Schmiernu­ ten verbessert werden, über die flüssiges Schmiermittel zu­ geführt wird. Diese Gleitschuhe haben jedoch den Nachteil, daß - insbesondere beim Anlaufen des Taumelscheiben-Kom­ pressors - die Schmierung nicht ausreicht und sich demzu­ folge der Verschleiß erhöht.

Taumelscheiben nach dem Stand der Technik sind beispiels­ weise auch aus der DE 38 39 500 A1 bekannt, wobei dieser Klimaanlagenkompressor unter Verwendung besonders ver­ schleißfester Gleitschuhe zwar zufriedenstellend arbeitet; die in derartigen Klimaanlagenkompressoren verwendeten Tau­ melscheiben jedoch teuer und aufwendig in ihrer Herstellung sind.

Da Taumelscheiben einem erhöhten Abrieb unterliegen, müssen zu ihrer Herstellung Materialien eingesetzt werden, die fest genug sind, um den an der Scheibennabe auftretenden Beanspruchungen zu widerstehen. Derartige Materialien sind üblicherweise geschmiedete Stähle, Gußeisen und Sinterme­ tall, da lediglich diese fest genug sind, um den Belastun­ gen zu widerstehen. Diese Materialien sind jedoch ferti­ gungstechnisch günstigen Herstellungsverfahren, wie bspw. der Druckgußtechnik, nicht zugänglich. Zur Fertigstellung der Taumelscheibe sind daher nach dem Schmieden noch zahl­ reiche einzelne Arbeitsschritte notwendig. Außerdem ist es erwünscht, eine abriebfreiere Oberfläche zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Taumelscheiben-Kom­ pressor mit einer einfach herzustellenden Taumelscheibe und besonders gleitfähigen, verschleißfesten Gleitschuhen be­ reitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kompressor für Klimaanlagen gelöst, mit den nachfolgenden Merkmalen:

• a) einer Druckgußaluminiumtaumelscheibe aus Aluminium- Siliciumlegierung 390 mit 16 bis 18% Si mit in einer Ebene angeordneten Lagerflächen, die im Winkel zur Tau­ melscheibenachse verlaufen;
• b) einer Taumelscheibennabe, einer in der Mitte der Nabe gebildeten Nabenöffnung und einer Drucklagerfläche an jeder axialen Seite der Nabe;
• c) einer Antriebswelle mit einem geriffelten Abschnitt an der Antriebswelle, wobei die Antriebswelle in der Na­ benöffnung kraftschlüssig aufgenommen ist und der Grad des Formeingriffs, der diesen Kraftschluß bewirkt, durch das Vorhandensein des geriffelten Abschnitts verringert ist, wodurch eine Antriebsverbindung zwi­ schen der Taumelscheibe und der Antriebswelle unter mi­ nimaler Beanspruchung der Taumelscheibe gebildet ist; und
• d) im wesentlichen halbkugelförmigen Gleitschuhen aus ges­ intertem Metallpulver mit poröser Oberfläche.

Es ist besonders bevorzugt, daß die in diesem Kompressor verwendeten Gleitschuhe aus einem Sintermetall aus etwa 90% Eisen, 2% Nickel und 5% Kupfer bestehen.

Die mit dem Gleitschuh zusammenwirkende Oberfläche der Tau­ melscheibe muß nach der Druckgußherstellung nicht mehr be­ arbeitet werden. Da keine Nachbearbeitung der Taumelschei­ bennabe, wie beim Stand der Technik, nötig ist, müssen we­ der Vertiefungen noch Absätze nahe der Nabe der Taumel­ scheibe vorgesehen werden, um Spielraum für das Werkzeug während des Bearbeitungsvorgangs zu haben. Die Taumel­ scheibe kann den Spannungen, die sich entwickeln, wenn die Antriebswelle durch Druck in die zentrale Öffnung der Nabe der Taumelscheibe eingepreßt wird, widerstehen. Alle kriti­ schen Maße der fertigen Taumelscheibe, mit Ausnahme des Au­ ßenumfangs der Taumelscheibe und den Vorderflächen der Gleitschuhe, die gegenüber den mit dem Drucklagern und der Mittelbohrung in Eingriff stehenden Endoberflächen der Nabe liegen, können bei der Druckgußfertigung erzielt werden. Um diese Oberflächen zu bearbeiten und um die notwendigen axialen Dimensionen der Nabe zu erhalten, wird nur ein ein­ faches Drehverfahren benötigt.

Vor dem Aufpressen der Nabe der Taumelscheibe auf die An­ triebswelle wird die Welle mit dem geriffelten Abschnitt hergestellt. Die Riffelung kann einer Standarriffelung nach Vorgaben des SAE-Standards entsprechen. Der geriffelte Ab­ schnitt erstreckt sich nur über die Länge der Taumelschei­ bennabe. Durch Verwendung des geriffelten Abschnitts ist kein hohes Übermaß nötig, wenn die Welle unter Druck in die Taumelscheibennabe eingepreßt wird. Dadurch werden die sonst während der Montage entstehenden, großen Kräfte be­ seitigt. Somit ist die Verwendung einer Druckguß-Aluminium- Silizium-Legierung möglich, da, wie oben beschrieben, große Spannungen bei der Herstellung der Taumelscheiben- und Wel­ lenanordnung vermieden werden. Neben den oben genannten Be­ lastungen, die vermieden werden, indem eine für einen sonst notwendigen Endbearbeitungsvorgang erforderliche, tiefe Be­ arbeitungsaussparung neben der Nabe der Taumelscheibe be­ seitigt wird, werden diese Spannungen vermieden.

Die verbesserte Ausführungsform vermeidet auch die Verwen­ dung einer Gleitschuh-/Kugel-Unterbaugruppe. Zwischen der Taumelscheibe und jedem Kolben wird eine gleitende An­ triebsverbindung mit Hilfe eines im allgemeinen halbkreis­ förmigen, gesinterten Metall-Gleitschuhs mit einer halbku­ gelförmigen Lagerfläche geschaffen, wobei die halbkugelför­ mige Lagerfläche von einer im Kolben ausgebildeten halbku­ gelförmigen Tasche aufgenommen ist. Eine Oberfläche des ge­ sinterten Metall-Gleischuhs bildet eine Lagerfläche, die verschiebbar mit der gleitenden Oberfläche der Taumel­ scheibe zusammenwirkt. Außer einem Schleifen der Vorderfläche des Gleitschuhs ist eine Endbearbeitung der Gleitschuhe nicht notwendig, da die Gleitschuhe durch Verwendung eines Sin­ termetall-Verfahrens hergestellt werden können, wobei das Material aus ungefähr 90% Eisen, 2% Nickel und 5% Kupfer besteht. Die Lagerfläche des Gleitschuhs kann durch Einsatz des Sinter-Metallverfahrens ungefähr 26 Mikrometer aufwei­ sen, während die Porösität des Gleitschuhs selbst zur Ent­ wicklung eines schmierenden Ölfilms führt. Diese erfin­ dungsgemäße Eigenschaft verbessert die Leistung und verrin­ gert aufgrund vereinfachter Herstellung und Verminderung der Teilezahl den Aufwand wesentlich.

Durch die Verbesserungen der erfindungsgemäßen Ausgestal­ tung wird eine Taumelscheibenbaugruppe geschaffen, die auf­ grund der bei ihrer Herstellung verwendeten Druckgußverfah­ ren im Detail verbessert ist. Die Druckgußaluminiumlegie­ rung und die Sinter-Metall-Gleitschuhe stellen abriebfrei­ ere Oberflächen zur Verfügung als die geschmiedeten Ausge­ staltungen nach dem Stand der Technik, und die Verringerung der Anzahl der Bearbeitungsvorgänge verringert wesentlich den Aufwand. Die flache Vertiefung, die wegen des Gußvorgangs nötig ist, verbessert im Gegensatz zum Schmiedevorgang die Haltbarkeit der Anordnung.

Nachfolgend werden bevorzugte, erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsformen näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Taumelscheiben-Kompressors;

Fig. 2 eine Draufsicht einer der beiden Zylinderkörper, die einen Teil der Anordnung der Fig. 1 bilden;

Fig. 3 eine Draufsicht des entgegengesetzten Endes des Zylinderkörpers aus Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Taumelscheiben-/Wellen­ anordnung, die einen Teil der Ausführungsform der Fig. 1 bildet;

Fig. 5 eine Draufsicht der Anordnung der Fig. 4, von der Ebene der Linie 5-5 der Fig. 4 aus betrachtet;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines so ausgelegten Kompres­ sorkolbens, daß er in einem Zylinder des Zylinder­ körpers aus den Fig. 2 und 3 aufgenommen werden kann;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Vorderseite der in der An­ ordnung verwendeten Frontventilplatte;

Fig. 8 eine Seitenansicht der Frontventilplatte der Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Einlaßventilplatte, die an jedem axialen Ende des Zylinderkörpers ange­ bracht ist;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Ablaßventilplatte, die am jeweiligen axialen Ende der Zylinderkörper ange­ ordnet ist;

Fig. 11 eine Draufsicht des hinteren Gehäuseteiles der er­ findungsgemäßen Ausführungsform, die die innere Zulauf- und Kammeranordnung der Rückwand des zy­ lindrischen Inneraums des Gehäuseteiles darstellt;

Fig. 12 eine geschnittene Ansicht der Schnittebene der Schnittlinie 12-12 aus Fig. 11;

Fig. 13 eine Rückansicht des vorderen Gehäuseteiles, die den Innenraum der Rückwand des vorderen Gehäuse­ teiles zusammen mit der Zulauf- und Kammeranord­ nung darstellt;

Fig. 14 eine geschnittene Ansicht von der Ebene der Linie 14-14 von Fig. 13;

Fig. 15 eine Draufsicht der Dichtplatte für die Einlaß- und Ablaßventilplatte am jeweiligen Ende des Zy­ linderkörpers; und

Fig. 16 eine Seitenansicht der Dichtplatte, gesehen von der Ebene der Linie 16-16 aus Fig. 15.

In Fig. 1 wird mit dem Bezugszeichen 10 allgemein ein Guß­ gehäuse für einen Klimaanlagenkompressor bezeichnet.

Das Gehäuse 10 umfaßt einen hinteren Gehäuseteil 14 und einen vorderen Gehäuseteil 16, die beide aus einer Druck­ gußaluminiumlegierung gefertigt sind. Der Gehäuseteil 14 weist einen zylinderförmigen Innenraum 18 und eine einstüc­ kig ausgebildete Rückwand 20 auf, die ein Teil des Druck­ gusses bildet. Die Befestigungsvorsprünge 22 und 24 sind als Druckgußteile ausgebildet, Befestigungsbolzen werden von in den Befestigungsvorsprüngen 22 und 24 ausgeformten Bolzenöffnungen aufgenommen.

Ein Druckgußaluminium-Zylinderkörper 26 zylindrischer Form, in dem mehrere Zylinderöffnungen ausgebildet sind, ist mit sehr kleinem Spielraum zwischen dem Innen-Durchmesser des zylindrischen Innenraums 18 des Gehäuses 14 und dem Au­ ßen-Durchmesser des Zylinderkörpers 26 in den zylinderför­ migen Inneraum 18 eingepaßt.

Mit 28 ist am Zylinderkörper 26 eine Zylinderöffnung be­ zeichnet, in die ein Kompressorkolben 30 verschiebbar auf­ genommen ist.

Der vordere Kompressorkopf umfaßt das entsprechende Gehäu­ seteil 16. Wie das Gehäuseteil 14 besitzt der Gehäuseteil 16 einen zylinderförmige Innenraum, der bei 32 zu sehen ist. Ein Zylinderkörper 34, der selbst von zylindrischer Form ist, ist im zylinderförmigen Innenraum 32 mit mini­ malem Spielraum zwischen seinem Außen-Durchmesser und dem Innen-Durchmesser des zylinderförmigen Innenraums 32 auf­ genommen.

Eine Einlaßventilplatte in Form einer runden Federstahl­ scheibe wird mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet. Diese Platte wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

Neben der Einlaßventilplatte 36 befindet sich eine Front­ ventilplatte 38, in der Ventilöffnungen ausgebildet sind, die mit Ventilzungen der Einlaßventilplatte 36 fluchten.

Eine vordere Ablaßventilplatte 40, mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben, ist direkt neben der Frontventilplatte 38 an­ geordnet. Sie ist mit Ventilzungen ausgebildet, die mit den in der Frontventilplatte 38 ausgebildeten Ventilöffnungen fluchten.

Eine vordere Dichtplatte 42 ist zwischen der vorderen Ab­ laßventilplatte 40 und der Rückfläche 44 des im Gehäuseteil 16 ausgebildeten, zylinderförmigen Innenraums 32 angeord­ net. Die Rückfläche 44 ist eine bearbeitete Fläche auf der Innenfläche der Rückwand 46 des Gehäuseteils 16.

Wie in Fig. 1 gezeigt, stößt der Zylinderkörper 26 gegen den Zylinderkörper 34, wobei die aneinanderstoßenden Ober­ flächen mit dem gemeinsamen Bezugszeichen 48 benannt sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, fluchtet die Zylinderöffnung 28 mit der Zylinderöffnung 50 im Zylinderkörper 34 und bildet so einen gemeinsamen Zylinder für den sich hin- und herbe­ wegenden Kompressorkolben 30.

Eine Taumelscheibenwelle 52 ist in der Buchse 54 im Zylin­ derkörper 34 und in der Buchse 56 im Zylinderkörper 26 ge­ lagert. Die Welle 52 erstreckt sich durch die Rückwandöff­ nung 58 in der Rückwand 46. Eine Flüssigkeitsdichtung 60 verschließt das Innere des Gehäuses, wenn sich die Welle 52 in der Rückwandöffnung 58 dreht.

An der Rückwand 46 ist eine feste Verlängerung 62 ausgebil­ det, die eine elektromagnetische Kupplung (nicht dargestellt) stützt.

Wie in Fig. 1 und 6 gezeigt, enthält der Kompressorkolben 30 zwei nebeneinander angeordnete Erhöhungen 94 und 96, die bearbeitet werden, um halbkugelförmige taschenartige Ver­ tiefungen 98 und 100 für die Gleitschuhe 102 bzw. 104 der Taumelscheibe zur Verfügung zu stellen. Die Gleitschuhe werden aus gesintertem Metallpulver hergestellt, das unge­ fähr 97% Eisen, 2% Nickel und 0,5% Kupfer enthalten kann. Die Gleitschuhe sind mit einer ebenen, flachen Lagerfläche versehen, die verschiebbar jeweils mit der Oberfläche 106 bzw. 108 des in Fig. 1 und 4 gezeigten Taumelscheiben-/ Wellen-Aufbaus zusammenwirkt. Die Lageroberfläche wird beim Sinterverfahren gebildet. Außer einem Schleifen der Vorder­ flächen ist eine maschinelle Endbearbeitung nicht notwen­ dig. Beim Sintern kann eine Glätte von 26 Mikrometern oder weniger erreicht werden.

Bezugszeichen 111 bezeichnet die aus einer Druckguß-Alumi­ nium-Silizium-Legierung bestehende Taumelscheibe, die, wie am besten aus Fig. 4 erkennbar, in einem Winkel zur Achse der Welle 52 angeordnet ist. Die Taumelscheibe 111 umfaßt eine Nabe 113, die unter Druck auf die Welle 52 aufgepreßt und durch eine Standard-SAE-Riffelung 114, die - bevor die Welle 52 mit der Taumelscheibe 111 durch Aufpressen unter Druck zusammengebaut wird - auf der Welle 52 ausgeformt ist auf ihrem Platz gehalten wird. Die Riffelung erstreckt sich nur über einen Teil der Tiefe der Nabe 113. Wenn die Welle 52 sich dreht, veranlaßt die Taumelscheibe 111, aufgrund des verschieblichen Zusammenwirkens mit den Gleitschuhen 102 und 104, den Kompressorkolben 30 dazu, sich in den durch die zylindrischen Öffnungen 28 und 50 der Zylinder­ körper 26 und 34 begrenzten Zylinder hin- und herzubewegen. Druckkräfte auf die Taumelscheibe 111 werden durch die ra­ dial angeordneten Nadellager 110 und 112 aufgenommen, die mit dem Zylinderkörper 26 bzw. 34 zusammenwirken, wobei der Druck auf die Taumelscheibennabe von den Zylinderkörpern aufgenommen wird.

Die Gleitschuhe 102 und 104 aus Sintermetall haben flache Lagerflächen, die ausreichend porös sind, um einen schmie­ renden Ölfilm zu tragen, wodurch eine nichtverschleißende, gleitende Lagerverbindung an den Oberflächen 106 und 108 der Taumelscheibe gebildet wird, wenn die Kompressorkolben 30 hin- und herbewegt werden.

An jeder Seite der Taumelscheibe 111 sind sehr flache Ver­ tiefungen oder Ausnehmungen 109a und 109b vorgesehen, die weniger tief sind als die tiefen Ausnehmungen bei den Ausführungsformen nach dem Stand der Technik, die notwendig wären, wenn die Tau­ melscheiben geschmiedet wären.

Aus Fig. 6 ist am besten erkennbar, daß der Kompressorkol­ ben 30 einstückig aus Druckguß hergestellt ist. Er umfaßt ein Brückenteil 115 mit im Verhältnis zum Durchmesser der Kolbenenden reduzierter Tiefe. Das Brückenteil 115 ist beim Druckgußverfahren mit einer unter der Mittelinie 118 des Kompressorkolbens 30 liegenden oberen Oberfläche 116 ausge­ bildet. Dadurch hat der äußere Rand der Taumelscheibe 111 ausreichend Spielraum, so daß Störungen während des Kom­ pressorbetriebs vermieden werden. Das Druckgußverfahren vermeidet komplexe Bearbeitungsvorgänge, die für hin- und herbewegbare Kompressorkolben von Taumelscheiben-Kompres­ soren, wie sie nach dem oben in der Beschreibung erwähnten Stand der Technik üblich sind.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist der Kompressorkolben 30 ein doppeltwirkender Kolben, mit Kolbenenden 120 und 122 glei­ chen Durchmessers, wobei jedes Kolbenende 120 und 122 eine Nut 124 bzw. 126 aufweist, die jeweils einen Kolbendich­ tungsring aufnimmt.

Die hintere Rückwand 20 des hinteren Gehäuseteils 14 weist Druck-Einlaß- und Auslaßkammern auf, die während des Druck­ gußverfahrens ausgeformt werden. Wie bei 128 am besten er­ kennbar, ist die Welle 52 von der Niederdruckeinlaßkammer 128 umschlossen, die durch eine zylindrische Leitfläche 132 von der Hochdruckkammer 130 getrennt ist. Die Auslaßöff­ nung, eine Auslaßöffnung für Hochdruck, ist in den Fig. 1 und 11 durch das Bezugszeichen 134 gekennzeichnet. Das obere Ende der zylindrischen Leitfläche 132 geht, wie aus Fig. 12 ersichtlich, in die Trennwände 136 und 138 über, die die Niederdruckkammer 128 von der Hockdruckkammer 130 trennen, und eine Fortsetzung der Leitfläche 132 bilden. In der Auslaßöffnung 134 ist ein in Fig. 1 mit dem Bezugszei­ chen 140 bezeichnetes Schwingungsdämpfungsrohr (Dämpfer), bevorzugt aus Kunststoffmaterial, angeordnet. Es umfaßt ein in der Auslaßöffnung 134 aufgenommenes, zylindrisches End­ stück 142 und eine in der Hochdruckkammer 130 aufgenommene Verlängerung 146 verringerten Durchmessers. Das linke Ende der Verlängerung 146 ragt, wie aus Fig. 1 am besten erkenn­ bar, in die Auslaßpassage 150 des hinteren Zylinderkörpers 26.

Wenn Abgas unter hohem Druck der Auslaßpassage 150 des Zy­ linderkörpers 26 zugeführt wird, strömt dieses in die Hoch­ druckkammer 130, die in der druckgußgeformten Rückwand des Gehäuseteils 14 ausgebildet ist. Aber bevor das Gas zur Auslaßöffnung 134 transferiert werden kann, muß es unter Umkehr der Strömungsrichtung durch die linke Öffnung der Verlängerung 146 des Schwingungsdämpferrohres 140 strömen, wobei die Durchflußpassage der Verlängerung 146 eine ge­ ringere Querschnittsfläche als die der Öffnung 134 hat. Dieser verschlungene Strömungspfad des Gases führt zur Dämpfung unerwünschter Druckschwankungen bei der Abgabe des Kühlmittels.

In Fig. 11 ist die Einlaßöffnung für das Kühlmittel mit 152 bezeichnet. In Fig. 11 ist erkennbar, daß die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 152 und der bogenförmigen Nie­ derdruckkammer 128 durch einen Steg 154 unterbrochen ist. Die Innen-Oberfläche des Steges 154 liegt auf gleicher Ebene mit der Innen-Oberfläche der Leitfläche 132. Gase, die die Einlaßöffnung 152 durchströmen, passieren direkt die Öffnungen 156 der Einlaßventilplatte 36, wie in Fig. 9 gezeigt.

Das Niederdruckkühlmittel passiert anschließend die Öffnung 158′ der Frontventilplatte 38, die in Fig. 7 gezeigt ist. Das Kühlmittelgas strömt daraufhin durch die im Zylinder­ körper 26 ausgeformte Niederdruckpassage 158, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Die Gase sammeln sich sodann im Bereich 160 und strömen von da aus in jede der anderen ausgeformten Niederdruckpassagen 162 und 164, wie in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2 erkenn­ bar, ist das rechte Ende jeder dieser ausgeformten Nieder­ druckpassagen mit der Niederdruckkammer 128 verbunden, die, wie oben beschrieben, in der Rückwandwand 20 des Gehäuse­ teils 14 ausgeformt ist.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, verbindet ein zweiter Steg 166 die Leitfläche 132 mit der äußeren Gehäusewand. Die innere Oberfläche dieses Stegs 166 ist bezüglich der Niederdruck­ kammer 128 tiefer angeordnet als die bearbeitete Oberfläche des Steges 154. Demzufolge ist eine direkte Verbindung zwi­ schen der Einlaßöffnung 152 und der in der Frontventilplat­ te der Fig. 7 ausgebildeten Öffnung 168 ermöglicht (siehe auch Fig. 12).

Die Einlaßventilplatte der Fig. 9 umfaßt eine flexible aus­ kragende Ventilzunge 170, die mit der Öffnung 168 fluchtet und durch die Öffnung 168 ein Einströmen in einer Richtung ermöglicht, wenn der Kompressorkolben des dazugehörigen Zy­ linders seinen Einsaughub durchführt. Der Steg 166 wirkt teilweise als Leitfläche, die das Einströmen des sog. "Schlamms" des Kühlmittels in flüssiger Form in den benach­ barten Zylinder verhindert und eine relativ gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels in jedem der anderen Zylinder ermöglicht. Dies wird erzielt, indem sichergestellt wird, daß die Hauptmenge des Kühlmittels, etwa 80 Prozent, in den Bereich 160 einströmt und von dort über die inneren Nieder­ druckpassagen 162, 164 und 158 in die in der Rückwand 20 des Gehäuseteils 14 ausgebildete Niederdruckkammer 128 fließt.

Wie in Fig. 10 erkennbar, gibt es mehrere auskragende Ven­ tilzugen 172, 174, 176 und 178, wie bei 170.

Diese Ventilzungen oder -elemente fluchten mit den Ventil­ plattenöffnungen 180, 182, 184 und 186 als auch mit der Niederdruckpassage 158. Der in Fig. 2 gezeigte Zylinderkör­ per 26 besitzt 5 Zylinderöffnungen, die 5 Kompressorkolben aufnehmen, wobei jeder Zylinder über eine separate Ventil­ zunge, wie in Fig. 9 gezeigt, beschickt wird. Bei der linksgerichteten Bewegung jedes Kompressorkolbens 30 wird, wie in Fig. 1 gezeigt, Kühlmittel durch die Zylinderöffnun­ gen und über seine dazugehörige Ventilzunge gezogen. An­ schließend bei den in Fig. 2 bezeichneten Zylindern 188, 190, 192 und 194 Kühlmittel aus der Niederdruckkammer 128 gefördert. Beim in Fig. 2 gezeigten Zylinder 196 wird Kühl­ mittel direkt aus der Einlaßöffnung 152 über den Steg 166 gefördert.

Die Auslaßventilzungenanordnung der Fig. 10 weist mehrere durch die Bezugszeichen 198, 200, 202, 204 und 206 bezeich­ nete Ventilzungen auf. Jede dieser Ventilzungen paßt auf die in Fig. 7 gezeigten Hochdruckablaßöffnungen 208, 210, 212, 214 und 216. Jede dieser Hochdruckablaßöffnungen dient als Auslaßöffnung für das Hochdruckkühlmittel, wenn die in Fig. 1 gezeigten Kompressorkolben der entsprechenden Zylin­ der nach rechts gedrückt werden. Die in Fig. 10 gezeigten Ventilzungen erlauben ein Durchströmen der unter hohem Druck stehenden Gase in eine Richtung, in die unter Bezug­ nahme auf Fig. 11 vorher beschriebene Hochdruckkammer 130. Die Leitfläche 132 ist bei 218 unterbrochen, um eine Ver­ bindung zwischen der Hochdruckkammer 130 und der Auslaß­ öffnung 134 zu gewährleisten.

Der Zylinderkörper 34 ist identisch und austauschbar mit dem Zylinderkörper 26. Die unter Bezugnahme auf den hinte­ ren Gehäuseteil 14 beschriebene Frontventilplatte 38, die Einlaßventilplatte 36 und die Ablaßventilplatte 40 entspre­ chen den mit dem vorderen Gehäuseteil 16 zusammenarbeiten­ den Ventilplatten. Wie der hintere Gehäuseteil 14, ist der in Fig. 13 gezeigte vordere Gehäuseteil 16 mit gegossenen Hochdruck- und Niederdruckkammern versehen. Die bei 220 ge­ zeigte Hochdruckkammer entspricht der Hochdruckkammer 130 des hinteren Gehäuseteils 14. Die Niederdruckkammer 222 aus Fig. 13 entspricht der Niederdruckkammer 128 des hinteren Gehäuseteils 14.

Eine der Leitfläche 132 des hinteren Gehäuseteils 14 ent­ sprechende Leitfläche 224 trennt die Kammern 220 und 222 voneinander. Die Leitfläche 224 ist, wie bei 226 gezeigt, unterbrochen, um, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 220 und der Auslaßöffnung 228 zur Verfügung zu stellen. Der in Fig. 1 und in Fig. 13 ge­ zeigte Bereich 230, der Hochdruckbereich, ist von der Nie­ derdruckkammer 222 durch die Trennwände 232 und 234 und die Leitfläche 224 getrennt.

Durch die pumpenden Kompressorkolben geförderte Flüssigkeit strömt von der Hochdruckkammer 220 in den Bereich 230, wo sie die nur in Fig. 1 dargestellte, interne Querpassage 236 durchfließt, die der unter Bezugnahme auf den hinteren Zy­ linderkörper der Fig. 2 beschriebenen Auslaßpassage 150 entspricht. Auslaßpassage 150 und Querpassage 236 fluchten an ihrer Verbindungsstelle miteinander, um eine ununterbro­ chene Passage zu bilden, die mit der in Fig. 1 gezeigten Auslaßöffnung 134 verbunden ist. Durch die Querpassage 236 werden getrennte Verbindungsleitungen vermieden, wie sie in einigen Anordnungen nach dem Stand der Technik verwendet werden. Ferner können sie während des Druckgußverfahrens mit geringfügigen Endbearbeitungsvorgängen hergestellt wer­ den.

In Fig. 15 ist eine Verschluß- oder Dichtplatte gezeigt, die zwischen der Ventilplatte und der inneren bearbeiteten Oberfläche der Vorderseite des hinteren Gehäuseteils 16 an­ geordnet ist. Die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene, mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnete Abdichtung aus Fig. 15 umfaßt eine Öffnung 227, die zu einer Hochdrucköffnung 150′ in der Frontventilplatte 38 der Fig. 7 ausgerichtet ist. Sie umfaßt auch Öffnungen 223, 225, 226, und 228, die mit den eingegossenen Endöffnungen im vorderen Zylinderkörper fluchten, welche wiederum mit den gegossenen, vorher unter Bezugnahme auf den in Fig. 2 gezeigten Zylinderkörper 26 beschriebenen Endöffnungen verbunden sind.

Sie sind mit 150, 158, 160, 162 bzw. 164 bezeichnet. Die entsprechenden Öffnungen in der Frontventilplatte 38 der Fig. 7 sind in Fig. 7 mit 150′, 158′, 160′, 162′ und 164′ bezeichnet.

Fig. 15 zeigt bei 231 eine Erhebung, die die Achse der Welle 52 umgibt und die Öffnung 227 umfaßt. Die Erhebung bildet einen ununterbrochenen Rücken, der, wie in Fig. 15 dargestellt, mit der gegenüberliegend der bearbeiteten In­ nenfläche der Leitfläche 224 angeordneten Ventilplattenan­ ordnungen zusammenpaßt. Sie paßt auch auf die bearbeitete Oberfläche der Trennwände 232 und 234 der Leitfläche 224. Die Erhebung bildet so einen wirksamen Verschluß, der die ausgeformte Hochdruckkammer 220 von der ausgeformten Nie­ derdruckkammer 222 trennt. Die Abdichtung oder der Ver­ schluß aus Fig. 15 schließt auch eine innere, ringförmige Erhebung 233 ein, die das Einströmen von Hochdruckkühlmit­ tel von der Hochdruckablaßöffnung für die Zylinder in den Bereich des Buchse 54 und der Endplattenöffnung 58 verhin­ dert.

Eine ähnliche Dicht- oder Verschlußplatte wird dazu be­ nutzt, die Hochdruck- und Niederdruckkammern in der Rück­ wand 20 des hinteren Gehäuseteils 14 zu verschließen.

Die Frontventilplatte für den vorderen Zylinderkörper ist mit der Frontventilplatte des hinteren Zylinderkörpers identisch. In ähnlicher Weise sind die Einlaß- und die Ab­ laßventilplatten für den vorderen und den hinteren Zylin­ derkörper identisch. Diese Austauschbarkeit, genauso wie die Austauschbarkeit der Zylinderkörper, vereinfacht die Ausführungsform und den Zusammenbau der Komponenten und er­ möglicht so geringere Herstellungskosten und eine verbes­ serte Zuverlässigkeit während der Betriebs.

Radiale Arme, von denen einer in Fig. 15 mit 252 bezeichnet ist, stützen die Nabe der Dichtplatte 42, auf der die Erhe­ bung 233 ausgebildet ist.

Nahe dem radialen äußeren Rand der Dichtplatte 42 der Fig. 15 befinden sich Bügel 235, die für die Starrheit der Scheibe sorgen, aber außerhalb der Ebene der Dichtplatte 42 angeordnet sind, wobei sie einen freien Durchfluß des Kühl­ gases durch die Front- und Einlaßventilplattenöffnungen er­ lauben. Die Position des Bügels 235 gegenüber der Ebene der Dichtplatte 42 ist aus Fig. 16 erkennbar, in der die Dicht­ platte 46 in einer Seitenansicht dargestellt ist.

Wie in Fig. 11 gezeigt, besitzt der hintere Gehäuseteil 14 vier externe Vorsprünge 237, 238, 240 und 243. Ähnlich hat der vordere Gehäuseteil 16 Vorsprünge 242, 244, 246 und 248 die mit den Vorsprüngen 237, 238, 240 und 243 des hinteren Gehäuseteils 14 fluchten. Jede dieser Vorsprünge besitzt eine Bolzenöffnung für den Einsatz eines Klemmbolzens. Wenn die Klemmbolzen nach dem Zusammenbau der Komponenten ge­ spannt werden, werden die Zylinderkörper zueinander ausge­ richtet und ein vorherbestimmter Druck auf die Dichtung aufgebracht. So wird eine wirksamer Abdichtung erreicht. Der linke Rand des Gehäuseteils 14 wird vom rechten Rand des Gehäuseteils 16 aufgenommen, wie in Fig. 1 gezeigt, und eine O-Ring-Dichtung 250, die in einer O-Ring-Nut im Gehäu­ seteil 14 aufgenommen ist, bildet ein flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen den aufeinandergesteckten Gehäusetei­ len.

Die vorher erwähnten Gleitschuhe, die mit der Oberfläche 106 und 108 der Taumelscheibe zusammenwirken, sind aus Me­ tallpulver, das durch Hitzebehandlung auf eine Härte von über 40 HRC (Rockwellhärte C) gebracht werden kann. Dadurch kann die Verwendung eines getrennten Gleitschuhs auf dem beweglichen Gleitelement vermieden werden, wie sie bei Aus­ führungsformen nach dem weiter oben in der Beschreibung be­ reits beschriebenen Stand der Technik vorgesehen sind. Die Gleitschuhe selbst können nach der Endbearbeitung einer Trommelbehandlung unterzogen sein oder nicht. Zusätzlich zu der Austauschbarkeit der Teile - zum Beispiel der Einlaß-, der Auslaß- und der Frontventilplatte - kann mit Hilfe von Positionierstiften, die in Stiftöffnungen der in Fig. 7 dargestellten Frontventilplatte aufgenommen sind, eine Vor­ montage der Frontventilplatte mit der Dichtplatte und der Einlaß- und Ablaßventilplatte durchgeführt werden. Diese Stifte sind kraftschlüssig in den in Fig. 7 dargestellten Öffnungen 254 und 256 aufgenommen. Entsprechende Öffnungen 258 und 260 sind in der Ablaßventilplatte der Fig. 10 aus­ gebildet, die mit den Positionierungsstiften zusammenpas­ sen. In ähnlicher Weise sind Positionierstiftöffnungen 258′ und 260′ in der Dichtplatte 42 der Fig. 15 ausgebildet, die gleichfalls mit den Positionierstiften zusammenpassen.

Auf der gegenüberliegeenden Seite der Einlaßventilplatte passen Positionierstiftöffnungen 262 und 264, wie in Fig. 9 zu sehen, auf die Positionierstifte. Daher können die Frontventilplatte 38, die Einlaßventilplatte 36, die Ablaß­ ventilplatte 40 und die Dichtplatte 42 vormontiert werden, um den Herstellungsvorgang zu vereinfachen.

Nach der Vormontage wird die Unterbaugruppe in die entspre­ chenden Positionierstiftöffnungen 266 und 268 eingeschoben, wie in Fig 3 für den hinteren Gehäuseteil 14 gezeigt. Ent­ sprechende Positionierstiftöffnungen 270 und 272 für den vorderen Gehäuseteil 16 sind in Fig. 13 zu sehen. Durch diesen Aufbau kann auf Befestigungseinrichtungen verzichtet werden und die Herstellungs-, Montagekosten und die Zuver­ lässigkeit sind verbessert.

Die Bearbeitungsvorgänge werden ferner durch die Kolbenkon­ struktion vereinfacht, wie oben erklärt. Die Kolbenkon­ struktion besitzt einen Brückenbereich, der keine Endbear­ beitung braucht. Der Brückenbereich wird beim Gießverfahren gebildet und erlaubt dem äußeren Durchmesser der Taumel­ scheibe, sich bei maximaler Verschiebung über die Erhebung für die Gleitschuhe auszudehnen. Es besteht keine Notwen­ digkeit, einen vertieften Bereich in der Brückenoberfläche einzuarbeiten, wie in Ausführungsformen nach dem Stand der Technik, die in der Beschreibung gewürdigt wurden. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, daß die Taumelscheibe verschieblich mit dem Mittelpunkt der Brüc­ kenoberfläche zusammenwirkt.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform stellt weiterhin eine bessere Zuverlässigkeit und vereinfachte Montagevorgänge zur Verfügung, da ein Druckgußverfahren zur Herstellung der Taumelscheibe selbst eingesetzt wird. Es ist bei der Kon­ struktion eines Taumelscheibenkompressors üblich, ein Guß-Schmiede-Verfahren oder ein Schmiedeverfahren ohne Guß zu verwenden. Die Tiefe zwischen der Vorderfläche des Gleitschuhs und der Vertiefung in der Nabe der Taumelschei­ be ist in der erfindungsgemäßen Ausführungsform ausreichend flach, um ausreichende Festigkeit sicherzustellen. Die An­ wesenheit des Kühlmittels im Bereich der Taumelscheibe sorgt für ausreichende Schmierung, weil ausreichend Schmieröl vorhanden ist. Das Kühlgas läßt zu, daß sich ständig ein Ölfilm auf den mit den Gleitschuhen zusammen­ wirkenden Oberflächen bildet.

Die Buchsen 54 und 56 für die Welle 52 sind Gleitlager aus Stahl, die montiert werden können, ohne daß weitere Bear­ beitungsschritte nach der Montage nötig sind. Sie sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, neben den radialen Nadellagern 112 und 110 angeordnet. Der Käfig für die radialen Nadeln der Lager 112 und 110 dreht sich in üblichen Weise zwischen den beiden Druckscheibenringen unter Aufbau einer zentrifugalen Pumpkraft, die Schmiermittel und Kühlmittel aus den inneren Enden der Gleitlager zieht. Zwischen dem Taumelscheibenring und dem Einlaßring, der in jede Rückwand der Gehäuseteile eingegossen ist, besteht eine Druckdifferenz. Das Vorhan­ densein dieser Druckdifferenz entwickelt eine Druckdiffe­ renz im Lager selbst, dies wird durch die Zentrifugalkräfte der rotierenden Lagerkäfige der radialen Nadellager, die als Drucklager wirken, unterstützt. Daher werden die als Drucklager wirkenden Käfige der radialen Nadellager und die Gleitlager geschmiert, so daß die Zuverlässigkeit des Kom­ pressors weiter verbessert wird.

Claims (2)

1. Kompressor für Klimaanlagen mit:

• a) einer Druckgußaluminiumtaumelscheibe (111) aus Alumi­ nium-Siliziumlegierung 390 mit 16 bis 18% Si mit in einer Ebene angeordneten Lagerflächen, die im Winkel zur Taumelscheibenachse verlaufen;
• b) einer Taumelscheibennabe (113), einer in der Mitte der Nabe (113) gebildeten Nabenöffnung und einer Druckla­ gerfläche an jeder axialen Seite der Nabe;
• c) einer Antriebswelle (52) mit einem geriffelten Ab­ schnitt (114) an der Antriebswelle (52), wobei die An­ triebswelle (52) in der Nabenöffnung kraftschlüssig aufgenommen ist und der Grad des Formeingriffs, der diesen Kraftschluß bewirkt, durch das Vorhandensein des geriffelten Abschnitts (114) verringert ist, wo­ durch eine Antriebsverbindung zwischen der Taumel­ scheibe (111) und der Antriebswelle (52) unter minima­ ler Beanspruchung der Taumelscheibe (111) gebildet ist; und
• d) im wesentlichen halbkugelförmigen Gleitschuhen (102, 104) aus gesintertem Metallpulver mit poröser Oberflä­ che.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschuhe (102, 104) aus einem Sintermetall aus etwa 90% Fe, 2% Ni und 5% Cu bestehen.