DE4421709C2 - Axialkolbenkompressor und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenkompressor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, beispielsweise für eine
Kraftfahrzeugklimaanlage, und ein Verfahren zum Herstellen
eines solchen Kompressors.
Speziell befaßt sich die Erfindung mit der Verbesserung der
Gleiteigenschaften bzw. der Gleitfähigkeit eines Zylinder
blockes, in dem mindestens eine Zylinderbohrung ausgebildet
ist.
Axialkolbenkompressoren werden in weitem Umfang, beispiels
weise in Kraftfahrzeugklimaanlagen, eingesetzt. Zu den Axial
kolbenkompressoren gehört beispielsweise ein Taumelscheiben
kompressor, wie er in Fig. 1 gezeigt und beispielsweise in
der JP-OS (Kokai) 62-51776 beschrieben ist. Dieser Kompressor
ist in der nachstehend beschriebenen Weise aufgebaut. In zwei
miteinander verbundenen Zylinderblöcken 10, 12 ist in einer
Mittelbohrung derselben eine Antriebswelle 14 drehbar gela
gert, welche eine Taumelscheibe 16 trägt. Parallel zu der
Mittelbohrung sind mehrere Zylinderbohrungen 8 ausgebildet,
in welche Kolben 15 gleitverschieblich eingesetzt sind, die
über Schuhe 13 bei umlaufender Antriebswelle 14 durch die
Taumelscheibe 16 zu einer Hin- und Herbewegung antreibbar
sind, deren Hub der Neigung der Taumelscheibe 16 gegenüber
der Drehachse der Antriebswelle 14 entspricht. An den außen
liegenden Enden der Zylinderblöcke 10, 12 sind über Ventil
platten ein vorderes Gehäuse 22 und ein hinteres Gehäuse 24
mittels Schraubbolzen 26 befestigt, die durch beide Zylinder
blöcke 10, 12 hindurchgehen. Im vorderen und im hinteren Ge
häuse 22, 24 sind Einlaßkammern 1, 2 vorgesehen, welche mit
den Zylinderbohrungen 8 über Einlaßöffnungen in den Ventil
platten in Verbindung stehen und außerdem Auslaßkammern 3, 4,
die mit den Zylinderbohrungen 8 über Auslaßöffnungen in den
Ventilplatten in Verbindung stehen.
Wenn bei einem solchen Kompressor die Antriebswelle 14 zu
einer Drehbewegung angetrieben wird und wenn dabei die Tau
melscheibe 16 eine Drehbewegung und entsprechend ihrer Nei
gung gegenüber der Antriebswelle eine überlagerte Taumelbewe
gung ausführt, dann werden aufgrund der Taumelbewegung die
Kolben 15 in den Zylinderbohrungen 8 zu einer Hin- und Herbe
wegung angetrieben. Aufgrund dieser Hin- und Herbewegung wird
ein gasförmiges Kältemittel aus den Einlaßkammern bzw. An
saugkammern 1, 2 in die Zylinderbohrungen 8 gesaugt und in
diesen komprimiert. Anschließend wird das komprimierte, gas
förmige Kältemittel in die Auslaßkammern 3 bzw. 4 ausge
stoßen.
Gemäß dem Stand der Technik werden die Zylinderblöcke 10, 12
im allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung, wie z. B. einer
Legierung des Typs ADC12 gemäß dem japanischen Industrie
standard JIS H 5302, 1990, hergestellt. Die Aluminiumlegie
rung des Typs ADC12 enthält 1,5 bis 3,5% Cu, 9,6 bis 12,0%
Si, bis zu 0,3% Mg, bis zu 1,0% Zn und bis zu 1,3% Fe. Es
hat sich gezeigt, daß bei Verwendung dieser Standardmateria
lien die Gleitfähigkeit zwischen einem Kolben 15 und der In
nenwand einer Zylinderbohrung 8 unter schweren Betriebsbedin
gungen nicht befriedigend ist.
Aus der DE 39 04 240 A1 ist ein Axialkolbenkompressor be
kannt, bei dem für die Taumelscheibe eine Spritzgußaluminium
legierung verwendet wird, die 16 bis 18% Silizium enthält,
wobei keine Nachbearbeitung der Taumelscheibe erfolgt.
Aus der JP 4-41261 Y2 ist eine Aluminiumlegierung für einen
Axialkolbenkompressor bekannt, die 4,0 bis 5,0% Cu, 13,5 bis
15,5% Si, bis zu 1,3% Fe und bis zu 0,5% Mg enthält.
Aus der JP 60-70160 A ist eine Aluminiumlegierung bekannt,
die 0,3 bis 5% Cu, 10 bis 30% Si, 0,3 bis 2% Mg, 0,01 bis
0,1% Sr und/oder 0,01 bis 0,1% P enthält.
Aus der JP 60-56057 ist eine Aluminiumlegierung bekannt, die
0,3 bis 5% Cu, 10 bis 30% Si, 0,3 bis 2% Mo, 0,01 bis
0,1% Sn und/oder 0,01 bis 0,1% P enthält.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf
gabe zugrunde, einen Axialkolbenkompressor der eingangs an
gegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine gute Gleit
fähigkeit zwischen dem Kolben und der Innenwand einer Zylin
derbohrung auch unter schweren Betriebsbedingungen gewährlei
stet ist.
Die gestellte Aufgabe wird durch einen Axialkolbenkompressor
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird ein Axialkolbenkompressor geschaffen
bzw. ganz allgemein ein Kompressor mit einem hin- und herbe
weglichen Kolben, bei dem eine hervorragende Gleitfähigkeit
und Abriebfestigkeit erreicht wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die durch
Ausbrechen hergestellten Vertiefungen der primären Si-Kri
stalle an der Innenfläche der Zylinderbohrung eine konkave
Form auf und sind als punktförmige Ölspeicher wirksam.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Ge
genstand von Anspruch 3.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach
stehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen konventionel
len Taumelscheibenkompressor;
Fig. 2 eine Mikrofotografie der Metallstruktur an
der Innenfläche der Zylinderbohrung eines
Kompressors gemäß einem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung in 200-facher
Vergrößerung;
Fig. 3 eine Mikrofotografie der Metallstruktur an der
Innenfläche der Zylinderbohrung eines Kompres
sors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei
spiel der Erfindung in 400-facher Vergrößerung;
Fig. 4 eine Mikrofotografie der Metallstruktur der
Innenfläche der Zylinderbohrung eines Kompres
sors gemäß einem Vergleichsbeispiel in 200-fa
cher Vergrößerung;
Fig. 5 eine grafische Darstellung des Abriebs an Kol
ben und Zylinderbohrung über dem Kupferanteil
gemäß Versuch Nr. 1 und
Fig. 6 eine grafische Darstellung des Abriebs an der
Zylinderbohrung über dem Flächenverhältnis von
freiliegenden Bereichen der primären Si-Kri
stalle an der Innenfläche der Zylinderbohrung
gemäß Versuch 2.
Gemäß der Erfindung wird eine verbesserte Gleitfähigkeit und
Abriebfestigkeit zwischen einem Kolben und der Innenfläche
einer Zylinderbohrung eines Axialkolbenkompressors erreicht.
Im einzelnen wird bei dem Axialkolbenkompressor gemäß vorlie
gender Erfindung der Zylinderblock aus der oben angegebenen
Aluminiumlegierung hergestellt, wobei an der Innenfläche der
Zylinderbohrung vor dem Polieren eine große Menge von ausge
fällten Si-Kristallen vorhanden ist. Weiterhin dient eine
große Anzahl von kleinen, durch Ausbrechen der primären
Si-Kristalle an der Innenfläche der Zylinderbohrung erzeugten
Vertiefungen der Bildung punktförmiger Ölspeicher.
Nachstehend soll nunmehr zunächst die chemische Zusammen
setzung der Aluminium-Basislegierung gemäß der Erfindung de
tailliert erläutert werden.
Wenn der Cu-Gehalt geringer ist als 1,5 Gew.-% ist die Matrix
mit Ausnahme der primären Si-Kristalle zu weich, und es ist
schwierig, eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten.
Wenn andererseits der Cu-Gehalt höher ist als 5,0 Gew.-%,
dann wird die Matrix zu hart, und die erfindungsgemäß ange
strebte Wirkung kann nicht erreicht werden.
Wenn der Si-Gehalt geringer ist als 13 Gew.-% dann ergeben
sich ähnliche Verhältnisse wie bei der konventionellen Alu
miniumlegierung des Typs ADC12, und die Menge an primären
Si-Kristallen ist klein. Daher ist es schwierig, die Festig
keit zu gewährleisten, und die erfindungsgemäß angestrebte
Wirkung kann nicht erreicht werden. Wenn andererseits der
Si-Gehalt die Menge von 16 Gew.-% überschreitet, verschlech
tert sich die Gießbarkeit.
Weiterhin ist es möglich, daß Mg, Zn und Fe als Verunreini
gungen vorhanden sind.
Ein weiteres technisches Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht darin, den Anteil der freiliegenden Bereiche der pri
mären Si-Kristalle an der Innenfläche der Zylinderbohrung zu
begrenzen.
Das relative Flächenverhältnis der freiliegenden Bereiche der
primären Si-Kristalle an der Oberfläche der Zylinderbohrung
ist dabei wie folgt definiert:
Flächenverhältnis der freiliegenden Bereiche der primären
Si-Kristalle in % = Fläche der primären Si-Kristalle, die
nach dem Polieren an der Oberfläche der Bohrung vorhanden
sind × 100/Fläche der primären Si-Kristalle, die vor dem
Polieren an der Oberfläche der Bohrung vorhanden sind.
Selbst wenn das Schleifen bzw. Polieren mit Diamantstaub als
Maßnahme durchgeführt wird, um durch Ausbrechen von primären
Si-Kristallen erzeugte Vertiefungen herzustellen, ist es
schwierig, zu erreichen, daß das Flächenverhältnis der frei
liegenden Bereiche der primären Si-Kristalle kleiner wird als
10%. Wenn das Flächenverhältnis der freiliegenden Bereiche
der primären Si-Kristalle geringer ist als 10%, kann durch
die restlichen primären Si-Kristalle keine ausreichende Ab
riebfestigkeit aufrechterhalten werden. Wenn andererseits das
Flächenverhältnis der frei liegenden Bereiche der primären
Si-Kristalle einen Wert von 60% überschreitet, dann ist die
Menge der durch Ausbrechen hergestellten Vertiefungen gering,
so daß die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung nicht erreicht
werden kann.
Wenn der Cu-Gehalt 1,5 bis 5,0 Gew.-% beträgt, wird eine re
lativ weiche Matrix hergestellt. Die primären Si-Kristalle,
die unabhängig voneinander an den Druckaufnahmebereichen vor
stehen, haben daher die Tendenz durch den äußeren Ring der
Drucklager, die in Kontakt mit dem Druckaufnahmebereich ge
langen, in das Basismaterial hineingedrückt zu werden. Folg
lich können die Niveaus der primären Si-Kristalle ohne wei
teres gleichförmig gemacht werden. Bei einem solchen Kompres
sor kann also die von den äußeren Ringen der Drucklager
aktivierte Einwirkung und Druckbelastung in geeigneter Weise
durch eine große Anzahl von primären Si-Kristallen abgestützt
werden, und die gemeinsame Drehbewegung und exzentrische
Schwankungen können unter schweren Betriebsbedingungen in ge
eigneter Weise durch eine große Anzahl von primären Si-Kri
stallen aufgenommen werden. Folglich kann die Abriebfestig
keit des Druckaufnahmebereichs verbessert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem
diese bei einem nachstehend einfach nur als Kompressor be
zeichneten Taumelscheibenkompressor realisiert wird, wird
nachstehend näher erläutert werden.
Der erfindungsgemäße Kompressor ist im wesentlichen ebenso
aufgebaut wie der in Fig. 1 gezeigte konventionelle Kompres
sor mit Ausnahme des Materials für den Zylinderblock. Daher
werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und der erfindungs
gemäße Kompressor wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.
Die Zylinderblöcke 10 und 12 dieses Kompressors sind aus ei
ner Aluminiumlegierung hergestellt, welche umfaßt:
2,5 Gew.-% Cu (auch bei den nachstehenden Prozentangaben handelt es sich jeweils um Gewichtsprozente), 15,0% Si, 0,2% Mg, 0,5% Zn, 0,9% Fe und im übrigen Al. Diese Alumi niumlegierung wird dem Formgießen unter den in Tabelle 1 an gegebenen Gießbedingungen unterworfen, derart, daß der Zylin derblock als Monoblock hergestellt wird.
2,5 Gew.-% Cu (auch bei den nachstehenden Prozentangaben handelt es sich jeweils um Gewichtsprozente), 15,0% Si, 0,2% Mg, 0,5% Zn, 0,9% Fe und im übrigen Al. Diese Alumi niumlegierung wird dem Formgießen unter den in Tabelle 1 an gegebenen Gießbedingungen unterworfen, derart, daß der Zylin derblock als Monoblock hergestellt wird.
Klemmkraft für Form: 630 t
Gießtemperatur: 660°C
Formtemperatur: 130°C
Arbeitsdruck: 300 kg/cm2
Gießtemperatur: 660°C
Formtemperatur: 130°C
Arbeitsdruck: 300 kg/cm2
Kolbengeschwindigkeit: 2,5 bis 3,0 m/s
Abkühlzeit: 8,5 s
Schußzyklus: 50 s.
Abkühlzeit: 8,5 s
Schußzyklus: 50 s.
Da der Si-Gehalt der Aluminiumlegierung gemäß vorliegender
Erfindung nicht so hoch ist, erkennt man aufgrund der Gieß- und
Formtemperaturen, die in Tabelle 1 angegeben sind, daß
der Gießvorgang leicht ausgeführt werden kann.
Die allgemeinen Eigenschaften der Aluminiumlegierung gemäß
vorliegender Erfindung, die durch Formgießen ausgeformt wird,
sind in Tabelle 2 angegeben.
Erstarrungsbereich: 538 bis 610°C
Wärmedehnungskoeffizient: 18,8 × 10-6
Wärmedehnungskoeffizient: 18,8 × 10-6
/°C
Zugfestigkeit: 26,3 kg/mm2
Zugfestigkeit: 26,3 kg/mm2
Dehnung: 1,0%
Schlagfestigkeit: 0,4 bis 0,7 kg × m/cm3
Schlagfestigkeit: 0,4 bis 0,7 kg × m/cm3
HV-Härte: 85 bis 116
Spezifisches Gewicht: 2,7 g/cm3
Spezifisches Gewicht: 2,7 g/cm3
.
Gemäß den in Tabelle 2 angegebenen Werten für die Zugfestig
keit, die Dehnung, die Schlagfestigkeit und die HV-Härte er
kennt man, daß die Matrix der Aluminiumlegierung gemäß vor
liegender Erfindung mit Ausnahme der primären Si-Kristalle
relativ weich ist. Der Grund dafür liegt darin, daß der Cu-
Gehalt der Aluminiumlegierung gemäß vorliegender Erfindung
relativ niedrig ist.
Bei den aus dieser Aluminiumlegierung hergestellten Zylinder
blöcken 10, 12 wird an der Innenfläche der Zylinderbohrung 8
vor dem Polieren derselben eine große Menge von primären Si-
Kristallen ausgefällt. Die Innenfläche der Zylinderbohrung
wird mit einem Diamantwerkzeug derart poliert, daß das Flä
chenverhältnis der freiliegenden Bereiche der primären Si-Kri
stalle 15% beträgt. Anschließend wird der Zylinderblock mit
der Zylinderbohrung 8 in den Kompressor eingebaut.
Als Vergleichsbeispiel wird ein Kompressor hergestellt, bei
dem die Zylinderblöcke 10, 12 aus der Aluminiumlegierung
ADC12 hergestellt sind und bei dem in die Zylinderbohrung 8
eine gesinterte Auskleidung eingesetzt wird, während im übri
gen dieselben Komponenten vorgesehen sind wie bei beim Kompres
sor gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anschließend
werden unter Verwendung des Kompressors gemäß dem Ausführungs
beispiel und des Kompressors gemäß dem Vergleichsbeispiel
praktisch kontinuierliche Lauftests durchgeführt, bei denen
die Drehzahl bis auf einen Wert erhöht wird, bei dem ein
Festsitzen zwischen dem Kolben 15 und der Zylinderbohrung 8
bewirkt wird. Bei jedem der Kompressoren ist der Kolben 15 in
einer solchen Weise konstruiert, daß der aus einer Aluminium
legierung hergestellte Hauptkörper mit einer PTFE-Schicht
(Polytetrafluoräthylen-Schicht) beschichtet ist.
Als Ergebnis der Versuche wurde festgestellt, daß die Häufig
keit des Festsitzens des Kompressors gemäß dem Ausführungs
beispiel etwa 20% besser war als bei dem Kompressor gemäß
dem Vergleichsbeispiel. Bei dem Kompressor gemäß dem Ausfüh
rungsbeispiel blieb eine gewisse Menge der primären Si-Kri
stalle erhalten, so daß eine ausreichende Abriebfestigkeit
erreicht wurde.
Die metallische Mikrostruktur der inneren Oberfläche der
Zylinderbohrung 8 des Kompressors gemäß dem Ausführungsbei
spiel ist in Fig. 2 und 3 gezeigt. Die metallische Mikro
struktur der inneren Oberfläche der Zylinderbohrung 8 des
Kompressors gemäß dem Vergleichsbeispiel ist in Fig. 4
gezeigt.
Fig. 2 zeigt eine Mikrofotografie mit 200-facher Vergrößerung;
Fig. 3 zeigt eine Mikrofotografie mit 400-facher Vergrößerung;
und
Fig. 4 zeigt eine Mikrofotografie mit 200-facher Vergrößerung.
Aus Fig. 2 und 3 wird deutlich, daß an der inneren Oberfläche
der Zylinderbohrung 8 des Kompressors gemäß dem Ausführungs
beispiel eine große Anzahl von kleinen, durch Ausbrechen von
Kristallen erzeugten Vertiefungen gebildet wird, wobei diese
kleinen, durch "Ausbrechen" hergestellten Vertiefungen
erzeugt wurden, wenn die primären Si-Kristalle im Zuge des
Diamantpolierens ausgebrochen und herausgefallen waren.
Folglich kann aufgrund der Versuchsergebnisse folgendes fest
gestellt werden:
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel wirkten die durch Ausbrechen entstandenen Vertiefungen als punktförmige Ölspeicher. Daher wurde selbst unter schwierigen Betriebs bedingungen für eine hervorragende Gleitfähigkeit zwischen dem Kolben 15 und der Zylinderbohrung 8 gesorgt.
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel wirkten die durch Ausbrechen entstandenen Vertiefungen als punktförmige Ölspeicher. Daher wurde selbst unter schwierigen Betriebs bedingungen für eine hervorragende Gleitfähigkeit zwischen dem Kolben 15 und der Zylinderbohrung 8 gesorgt.
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel betrug die
Größe des Abriebs in den Druck aufnehmenden Bereichen 10a und
12a lediglich 20 µm. Andererseits lag die Größe des Abriebs
bei dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel in den druck
aufnehmenden Bereichen 10a, 12a bei 150 bis 180 µm. Hierfür
gibt es den folgenden Grund:
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel wird in den Zylinderblöcken 10, 12 mit Ausnahme der primären Si-Kristalle eine relativ weiche Matrix gebildet. Daher haben die primären Si-Kristalle, die jeweils unabhängig voneinander über die druckaufnehmenden Bereiche 10a, 12a vorstehen, die Tendenz, durch die äußeren Ringe 20b der mit den druckaufnehmenden Bereichen 10a, 12a in Kontakt gelangenden äußeren Ringe 20b der Drucklager 20 in das Basismaterial hineingedrückt zu wer den. Folglich wird für die primären Si-Kristalle ohne weite res ein gleichmäßiges Niveau herbeigeführt. Dies hat zur Fol ge, daß bei dem betrachteten Kompressor die von den äußeren Ringen 20b der Drucklager 20 hervorgerufenen Einwirkungen und Druckbelastungen von einer großen Anzahl von primären Si-Kri stallen aufgenommen werden können. Die betreffenden Teile können bei ihrer gemeinsamen Drehbewegung und der überlager ten Exzenterbewegung also unter schweren Arbeitsbedingungen durch eine große Zahl von primären Si-Kristallen abgestützt werden.
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel wird in den Zylinderblöcken 10, 12 mit Ausnahme der primären Si-Kristalle eine relativ weiche Matrix gebildet. Daher haben die primären Si-Kristalle, die jeweils unabhängig voneinander über die druckaufnehmenden Bereiche 10a, 12a vorstehen, die Tendenz, durch die äußeren Ringe 20b der mit den druckaufnehmenden Bereichen 10a, 12a in Kontakt gelangenden äußeren Ringe 20b der Drucklager 20 in das Basismaterial hineingedrückt zu wer den. Folglich wird für die primären Si-Kristalle ohne weite res ein gleichmäßiges Niveau herbeigeführt. Dies hat zur Fol ge, daß bei dem betrachteten Kompressor die von den äußeren Ringen 20b der Drucklager 20 hervorgerufenen Einwirkungen und Druckbelastungen von einer großen Anzahl von primären Si-Kri stallen aufgenommen werden können. Die betreffenden Teile können bei ihrer gemeinsamen Drehbewegung und der überlager ten Exzenterbewegung also unter schweren Arbeitsbedingungen durch eine große Zahl von primären Si-Kristallen abgestützt werden.
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es, an
ders als bei dem Kompressor gemäß dem Vergleichsbeispiel,
nicht erforderlich, in die Zylinderbohrung 8 eine Auskleidung
einzusetzen, wodurch das Gewicht des Kompressors reduziert
wird und wodurch es ermöglicht wird, die Anzahl der Teile zu
verringern.
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Wär
medehnungskoeffizient der Zylinderblöcke 10, 12 demjenigen
der Kolben ähnlich. Daher kann der seitliche Abstand zwischen
den Zylinderblöcken und dem Kolben während des tatsächlichen
Betriebs stabilisiert werden.
Bei dem Kompressor gemäß dem Ausführungsbeispiel war ferner
das Ausmaß der Gießspannungen in den Zylinderblöcken 10, 12
so klein, daß die Änderung der Abmessungen nach Abbau der
restlichen Spannungen klein war.
Unter der Bedingung, daß der Cu-Gehalt bei 1 bis 5,5% lag
und daß die übrigen Bedingungen dieselben waren wie beim Aus
führungsbeispiel, werden Zylinderblöcke 10, 12 hergestellt.
Die Innenfläche der Zylinderbohrung 8 wird einem Polieren
bzw. Schleifen mit Diamantmaterial unterworfen, so daß das
Flächenverhältnis der freiliegenden Bereiche der primären
Si-Kristalle 60% beträgt. Anschließend werden die Zylinder
blöcke 10, 12 zu dem Kompressor zusammengebaut.
Jeder der Kompressoren wurde einem tatsächlichen Dauertest
unterworfen, und die Größe des Abriebs des Kolbens 15 oder
der Zylinderbohrung 8 wurde gemessen. Die Ergebnisse des Ver
suchs sind in Fig. 5 gezeigt.
Der Fig. 5 kann folgendes entnommen werden: Wenn der Cu-An
teil kleiner ist als 1,5%, hat die Zylinderbohrung 8 die
Tendenz zu einem Verschleiß, da die Festigkeit der Zylinder
bohrung 8 gering ist. Wenn andererseits der Cu-Gehalt einen
Wert von 5% übersteigt, wird die Zylinderbohrung 8 zu hart,
so daß sich am Kolben 15 eine Tendenz für einen Verschleiß
ergibt.
Unter der Voraussetzung, daß der Cu-Anteil 1,5% oder 5% be
trägt und daß die übrigen Bedingungen dieselben sind wie beim
Ausführungsbeispiel, werden Zylinderblöcke 10, 12 herge
stellt. Die Innenfläche der Zylinderbohrung 8 wird einem
Diamantschleifen bzw. -polieren unterworfen, so daß das Flä
chenverhältnis der freiliegenden Bereiche der primären Si-
Kristalle in einem Bereich von weniger als 10% bis 70% lie
gen kann. Anschließend werden die Zylinderblöcke 10, 12 zu
dem Kompressor zusammengebaut.
Jeder Kompressor wurde einem tatsächlichen Dauertest unter
worfen, und die Größe des Abriebs am Kolben 15 bzw. an der
Zylinderbohrung 8 wurde gemessen. Die Versuchsergebnisse sind
in Fig. 6 gezeigt.
Der Fig. 6 kann folgendes entnommen werden: Wenn der Cu-An
teil 1,5% oder 5% beträgt, ist es schwierig, die gewünschte
Abriebfestigkeit mit Hilfe der restlichen primären Si-Kri
stalle für den Fall zu erreichen, daß das Flächenverhältnis
für die freiliegenden Bereiche der primären Si-Kristalle nie
driger als 10% ist. Folglich hat die Zylinderbohrung 8 die
Tendenz zu verschleißen. Wenn andererseits das Flächenver
hältnis der freiliegenden Oberflächenbereiche der primären
Si-Kristalle einen Wert von 60% überschreitet, dann ist die
Menge der durch Herausbrechen von Kristallen erzeugten Vertie
fungen verringert, so daß die Zylinderbohrung 8 die Tendenz
für ein Verschleißen aufweist.
Aufgrund der Versuche 1 und 2 kann folgendes festgestellt
werden:
Wenn der in den Ansprüchen angegebene Aufbau realisiert wird,
kann die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung selbst dann er
reicht werden, wenn der Fehler in Betracht gezogen wird, der
sich bei einem Massenproduktionsverfahren ergibt.
Wie vorstehend detailliert beschrieben, wird die in den An
sprüchen angegebene Ausgestaltung bei dem erfindungsgemäßen
Axialkolbenkompressor realisiert. In diesem Fall kann zwi
schen dem Kolben und der Zylinderbohrung selbst für den Fall
schwerer Betriebsbedingungen für eine hervorragende Gleit
fähigkeit gesorgt werden. Folglich kann mit dem erfindungs
gemäßen Kompressor eine hervorragende Lebensdauer erreicht
werden.
Claims (3)
1. Axialkolbenkompressor mit einem Zylinderblock mit
mindestens einer Zylinderbohrung und einem in der
Zylinderbohrung angeordneten Kolben, der in Abhängigkeit
von einer Drehbewegung einer Antriebswelle zu einer Hin- und
Herbewegung in seiner zugeordneten Zylinderbohrung
antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer
hervorragenden Gleitfähigkeit und Abriebfestigkeit der
Zylinderblock eine Aluminiumlegierung umfaßt, die
besteht aus: 1,5 bis 5,0 Gew.-% Cu, 13 bis 16 Gew.-% Si,
0,5 oder weniger Gew.-% Mg, 1,0 oder weniger Gew.-% Zn,
1,0 oder weniger Gew.-% Fe und im übrigen aus Al in Form
chemischer Zusammensetzungen, daß die Innenfläche der
Zylinderbohrung mit freiliegenden Bereichen primärer Si-
Kristalle und mit Bereichen von durch Ausbrechen von
primären Si-Kristallen entstandenen Vertiefungen
versehen ist und daß das relative Flächenverhältnis der
freiliegenden Bereiche der primären Si-Kristalle an der
Innenfläche der Zylinderbohrungen 10 bis 60% beträgt.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die durch Ausbrechen der primären Si-Kristalle an der
Innenfläche der Zylinderbohrung hergestellten
Vertiefungen eine konkave Form aufweisen und als
punktförmige Ölspeicher wirksam sind.
3. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung eine Vickers-
Härte von 85 bis 116 aufweist.
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